Viking Iron - The History of Danish Research in Early Iron

(Text + photo: H.Lyngstrøm) 
 
Early iron technology is part of a long, complicated cultural history. And as such it is a field of research typified by extensive cross-disciplinary collaboration. Until a few years ago the research in Denmark and the rest of Europe was totally dominated by the interest of the hard sciences in isolated technological aspects. And there was a far greater focus on how iron was produced than on how the overall find-picture was to be explained. But metallurgical calculations of production and yield only really become valuable when they are related to the societies that produced, distributed and consumed the iron.

Where and how much? 

The period up to 1960

The archaeological material left from ironworking was long considered aesthetically uninteresting, uncharacteristic, undatable refuse and was treated as such: already scrapped in the field. Several researchers of early iron technology worked quite independently of established science. The geographer Niels Nielsen in fact built on the work of the teacher Rasmus Mortensen when he classified the Danish iron-smelting furnaces. Nielsen’s work is typified by considerable source-critical acumen, for he thought that the geographical distribution of smelting slag only gave an approximate picture of the distribution of early iron production; as he quite justifiably assumed, the geographical distribution of the slag reflected not only the production conditions, but to a great extent also the destruction conditions. Like Mortensen, he thought that the centre of early iron extraction had been in southern and western Jutland, where the extraction slag lay ordered in clusters or rows. It was also Mortensen’s work that led to the striking concentration today of Drengsted furnaces around the river Varde Å, since his meticulous notes formed the basis of the registration by the National Museum curator Olfert Voss of iron-smelting furnaces. The attention and activity devoted to this particular type of structure has thus resulted in further find reports within the local area. Gudmund Hatt was one of the first archaeologists in Denmark to work with ethnographical parallels to low-technology iron production. He knew that the peasants in Norway, hardly a hundred years before, had roasted the bog ore before firing. So he registered all the roasted bog ore he found, and supplemented his archaeological observations with metallurgical analyses. But Nielsen and Hatt were exceptions. Right down to the middle of the twentieth century the bulk of the archaeological material from early iron technology in Denmark was left in the hands of persevering local 

historians.

When and how? 

1960-1990

From the end of the 1950s iron research was influenced more and more by the application of new dating and localization methods. This led to extensive excavation activity and typologies of iron-smelting furnaces, a major experimental effort and several metallurgical studies of iron objects. It was a time when the primary focus was on the technological perspectives of prehistoric ironworking.

In Denmark Voss excavated Drengsted, a settlement with massive traces of iron production in southern Jutland. And in 1962 content of charred straw in the slag pits could be dated to the period 260-320 AD. This created the potential for Voss’s extensive scientific work with Danish iron production, which besides excavations at Drengsted and Snorup comprised investigations of important iron extraction sites like Espevej, Skydebjerggård, Hedegård, Skovmarken, Maglegård and Hillerup. And in collaboration with Niels Abrahamsen and Tatyana Smekalova he worked out new methods of magnetic detection and demarcation of slag pits as guidelines for later excavation.

                      For the civil engineer Robert Thomsen the excavations at Drengsted became the beginning of work on experimental iron extraction and metallurgical analysis of prehistoric iron objects. This followed on naturally from his collaboration with Radomir Pleiner in Prague and the existing considerations of similar analyses of bog ore, iron and slag in Danish archaeological research. Thomsen’s metallurgical interest was shared by the civil engineer Vagn Fabritius Buchwald of the Technical University of Denmark, who in 1978 supplied a detailed metallurgical background for the discussion of the axe from Sønder Onsild.

Why and where to? 

The period after 1990

In the 1990s Voss tried, with the archaeologists Jørgen Lund and Gert Magnusson, to view iron production in a dynamic social and economic perspective. This was to form the basis for historical and scientific work of the next few decades, when research emancipated itself from isolated technical aspects and increasingly trained its sights on the variations in the source material. Snorup was an important study site where Voss conducted comprehensive annual excavations supported, with fruitful results, by magnetic surveying. It was now seen that forest management had been the basis of charcoal production. In the landscapes at Snorup, Gødsvang, Hessel and Yderik it was primarily the iron technology of the Late Roman and Early Germanic Iron Age that led to new considerations of the cultural history, while farther north in Jutland, around Herning, the forges from the Early Roman Iron Age in the Stenbjerg district near Snejbjerg and the furnaces from Sverigesvej in Vildbjerg are examples of how the archaeologists now concentrated on uncovering the relationships among the source materials. The period after 1990 was also a time when more and more attention was turned to the ironworking of the Middle Ages, in the old Central Jutland administrative district and in Halland (now in Sweden), with the sites at Vittsjö and Tvååker.

                      Another tendency in iron research was the influence of traditional archaeological science, where intensive work with concepts like ‘central places’ and war booty offerings turned increasing attention on the identification of material expressions of contacts. And a method of tracing the origins of iron objects against the background of slag inclusion analysis was received with – sometimes uncritical – enthusiasm. The work with experimental iron extraction was carried on at Aarhus University, Moesgård, as well as the Historical-Archaeological Experimental Centre in Lejre.

Danish, Scandinavian and European iron research

In Danish iron research, two paths have now been laid out. One focuses on the relationship of production with settlement, the other on changes in contacts and craftsmanship. The researchers who have chosen to take the first path mainly make use of traditional archaeological excavations and magnetic detection in their efforts to create a synthesis, but also of metallurgical analyses of extraction slag and of archaeological experiments with various furnace types. The other path was originally inspired by an eastern European research tradition. It operates primarily with metallurgical analyses of objects and slag, but also with the determination of provenance, archaeological experiments with refining and forging, as well as theoretical cultural analysis. It can be said in general of present-day iron research that the linguistic perspectives have been played down, and there has been less willingness to discuss the ritualized aspects of iron technology.

En idé til måske at kunne forstå de forskellige slags jern i jernalder og vikingetid .....

Jeg har fået en idé til, hvordan vi måske kan forstå hvordan smedene i jernalder, vikingetid og tidlig middelalder opfattede de forskellige typer af jern på. Måske, måske, måske ... men nu prøver jeg.... artiklen er skrevet til Smedens Rum 2. Den er lidt omstændelig, fordi min (vilde) idé skal underbygges med rigtig meget dokumentation for at bære - I får ikke tabeller, skemaer og litteraturliste, den er lang nok endda. Men jeg har sat pæne billeder ind undervejs - så kan I hvile øjnene lidt :-).

Jern, kulstofjern og fosforjern - på sporet af myremalmsjernets mange kvaliteter 

Abstrakt

Grundlaget for undersøgelsen er 190 stykker myremalmsjern fra 73 redskaber og våben, der er fundet i Danmark og dateret til jernalder og vikingetid. Ud fra jernets indhold af kulstof og fosfor - kombineret med erfaringerne fra eksperimentalarkæologi - defineres tre mulige jernkvaliteter: rent jern, kulstofjern og fosforjern. Nyt er det, at slaggeindeslutningernes form og mængde inddrages i diskussionen.

Dernæst afsøges smedens viden og kunnen i forhold til de forskellige jernkvaliteter, og det konkluderes, at man i jernalder og vikingetid skelnede mellem mindst tre forskellige kvaliteter af myremalmsjern, og at man udvalgte og behandlede kvaliteterne forskelligt.

Hidtil har vi som arkæologer betragtet jern fra jernalder og vikingetid som én kvalitet. Jern var jern. Men de seneste års systematiske undersøgelser af jern fremstillet af dansk myremalm muliggør, at vi kan nuancere denne betragtning. Det lader nemlig til, at fortidens smede bevidst udvalgte bestemte jernkvaliteter til specifikke arbejdsopgaver. Spørgsmålet er så, hvordan vi skal definere disse kvaliteter, og om vi - ad den vej - kan komme på sporet af deres betydning for datidens smedeprocesser.

Rent jern, kulstofjern og fosforjern – tre hypotetiske jernkvaliteter

Vigtigt er det, at myremalmsjern aldrig var smeltet, men var fast under hele processen fra malm til redskab. Jernalderens og vikingetidens jernredskaber er således ikke fremstillet ved at hælde flydende jern sammen, men ved at svejse jernstykke til jernstykke. Disse jernstykker kan stadig ses på tværsnit af redskaber og våben. Det har også betydning, at myremalmsjern i kemisk sammenhæng er forholdsvist rent. Af fremmedstoffer indeholder det næsten kun kulstof og fosfor (mellem 0 og 0,9%).

Rent metodisk er det således forholdsvis nemt at isolere enkelte stykker jern og bestemme deres eventuelle indhold af kulstof og fosfor. Hypotetisk kan der derfor opstilles tre kvaliteter i dansk myremalmsjern:

·         Jern næsten uden (under 0,1%) fosfor eller kulstof = rent jern

·         Jern med så meget kulstof (0,3% eller mere), at det kan hærdes = kulstofjern

·         Jern med så meget fosfor (0,3% eller mere), at det er koldskørt = fosforjern

Benævnelsen ”kulstofjern” er bevidst foretrukket frem for benævnelsen ”stål”, fordi vi med ”stål” forbinder ganske særlige egenskaber, som myremalmsjernet ikke nødvendigvis har.

Ved klassifikationen skal man være opmærksom på, at myremalmsjern ikke har den samme ensartede kvalitet som det jern, der omgiver os i dag. Myremalmsjernets indhold af kulstof og fosfor kan variere med omkring 0,1% indenfor ganske få centimeter. For at minimere denne unøjagtighed har jeg her valgt alene at inddrage det jern, der indeholder mere end 0,3% af kulstof eller af fosfor i argumentationen. Jeg udelader altså de jernstykker, der indeholder mellem 0,1 og 0,2% fremmedstoffer, fordi jeg ikke ved, om de vil indeholde færre, flere eller den samme mængde i et andet tværsnit af det samme jernstykke.

Det er også værd at lægge mærke til, at opdelingen i tre jernkvaliteter måske ikke er så hypotetisk endda. Adskillige eksperimenter med smedning af myremalmsjern i smedjen i Lejre har tydeliggjort, at nutidens smede umiddelbart kan se og mærke forskel på dem, når de arbejder med myremalmsjern: rent jern, kulstofjern og fosforjern har forskellige og karakteristiske egenskaber i essen og under hammeren.

Der er altså gode grunde til at formode, at opdelingen af myremalmsjern i tre kvaliteter tegner konturerne af de reelle forhold i jernalderens og vikingetidens smedjer. Derfor er det ikke alene muligt men også relevant at tage det næste skridt for at undersøge, hvordan de forskellige kvaliteter blev anvendt og i hvilke kulturelle kontekster, de indgik. 

Slaggeindeslutningernes form og mængde

Men inden det sker, skal et vigtigt - og ikke tidligere anvendt - pejlemærke inddrages i diskussionen: formen og mængden af de slaggeindeslutninger, der ligger inde i jernet.

I myremalmsjern er jern og slagge ikke fuldstændigt adskilt. Allerede ved udvindingen blev små slagger fanget og fulgte så med, når jernsvampen blev samlet til jernstykker og stykkerne smedet til redskaber. Slaggeindeslutningernes kemiske sammensætning er tidligere diskuteret i forbindelse med herkomstbestemmelse af jern (Jouttijärvi 1994; Blackelock et. al. 2009), men deres fysiske egenskaber, deres form og deres mængde, er ikke tidligere inddraget systematisk.

Slaggeindeslutninger kan ses i et mikroskop og beskrives forholdsvist objektivt ud fra det svenske Jernkontorets standard (SS 11 11 16 kort II). Fig. 1. Denne standard er de retningslinjer, der anvendes af industrien til beskrivelse af ikke metalliske indeslutninger i jern. Her angiver en talværdi (1-5) slaggens mængde og en bogstavkombination dens form. De små slagger kan være runde (især værdierne AS og DH), ovale (især værdierne AH og DM) eller flade (især værdierne AM og AT) - de kan også ligge i jernet som lange, sammenhængende bånd (især værdierne CH og CM).

En slaggebeskrivelse, der for myremalmsjernets vedkommende kan suppleres med eksperimentelle erfaringer. Analyse af jern fra forsøg med udvinding og smedning viser nemlig, at slaggeindeslutninger oftest er helt runde i jernsvamp, der lige er taget ud af ovnen, men gradvist bliver fladere - og deres antal gradvist færre - jo mere, der smedes på jernet (Lyngstrøm 2001; 2002).

Rent jern, kulstofjern og fosforjern – en nærmere karakteristik

Grundlaget for denne undersøgelse af de tre jernkvaliteter er 190 stykker myremalmsjern fra 73 redskaber og våben, der er fundet i Danmark og dateret til jernalder og vikingetid (Lyngstrøm 2008, 117-177). Ud af disse jernstykker indeholder 79 kun en forsvindende lille mængde kulstof eller fosfor (> 0,1%) og 31 indeholder mellem 0,1 og 0,2% af enten kulstof eller fosfor. Det efterlader os med 80 stykker jern, hvoraf de 60 indeholder mere end 0,3% kulstof (kulstofjern) og de 20 stykker indeholder mere end 0,3% fosfor (fosforjern).

Når slaggeindeslutningernes mængde og form beskrives i disse stykker, så ses det, at der findes kulstofjern næsten uden slagge (med værdier på mellem 1 og 2), mens der procentvist er flere stykker rent jern og fosforjern med mange slagger (med værdier på mellem 4 og 5). Slaggeindeslutningernes form i de tre jernkvaliteter varierer også: procentvis er der flere flade slagger i kulstofjernet og fosforjernet end der er i det rene jern.

Vi kan også antage, at der har været flere slaggeindeslutninger i det rene jern og i fosforjernet end der har været i kulstofjernet, da det blev taget ud af ovnen - og at der formodentlig er smedet længere tid (flere varmer og/eller flere slag) på kulstofjernet og fosforjernet, end der har på det rene jern.

Anvendelsen af de forskellige jernkvaliteter – den kulturelle kontekst

Men hvilke jernkvaliteter foretrak smeden til de forskellige opgaver? Ud fra mikroskopi og kemiske analyser af prøver fra de 73 redskaber og våben ses det, at rent jern er anvendt til knive og stigbøjler, kulstofjern til knive og tveæggede sværd, og at fosforjern er brugt til rette knive, halvmåneformede knive og stigbøjler. Desuden ses det, at smeden kunne kombinere rent jern og kulstofjern i den kniv, som kvinder og mænd bar i bæltet, mens han primært anvendte rent jern til de knive, der er efterladt i bebyggelserne. Men billedet er komplekst. For der synes ikke alene at være typologiske og funktionelle forskelle i anvendelsen af de tre kvaliteter af myremalmsjern. Der har også været kronologiske, økonomiske og måske regionale forskelle.

Kronologiske, økonomiske og måske regionale forskelle

Tolv af de knive, hvor jernets slaggeindeslutninger er undersøgt, er smedet i tiden omkring Kristi fødsel. Det er knive fundet i gravene fra Idskov, Birket og Vogn i Nordjylland (Bech 1980, 70; Jensen 1995, 76; Lyngstrøm 2008, nr. 49-50 & 54-56), fra Vendehøj, Farre og Vindblæs i Østjylland (Ejstrud og Jensen 2000, 177ff; Lyngstrøm 2007; Lyngstrøm 2008, nr. 66-71; Lyngstrøm 2009, 24ff) og fra Lønhøjvej i Vestjylland (Hansen 1985, 93ff; Lyngstrøm 2008, nr. 72-74). Til disse knive er anvendt i alt 21 stykker jern, hvoraf de 15 karakteriseres som rent jern, de tre som kulstofjern og tre som fosforjern. I det rene jern er slaggeindeslutningerne overvejende flade (AM og AT), men der er også ét jernstykke med runde slagger (AS) og ét med en blanding af runde og ovale slagger (AH/AS). I kulstofjernet og fosforjernet er slaggeindeslutningerne flade (AM/DM) eller ovale (AH). Mængden af slagger varierer mellem de forskellige jernkvaliteter: den er gennemsnitligt værdisat til 3,1 for det rene jern og til 2,3 for såvel kulstofjern som fosforjern.

Mens hovedparten af disse knives ejermænd sandsynligvis har været bønder, så tilhørte den eller de gravlagte i Birket i Vendsyssel et helt andet socialt miljø. Det er en brandgrav, hvor den halvmåneformede kniv blev fundet sammen med en guldfingerring, to tveæggede sværd, to spyd, et skjold, en anden kniv, en jernring og adskillige beslag. Sandsynligvis spillede de sociale og økonomiske forhold, som denne mand levede under, ind på den kvalitet af jern, der var udvalgt til kniven: den halvrunde kniv var med professionel sikkerhed smedet sammen af to stykker fosforjern (0,9% fosfor), hvor svejsesømmen var lagt nøjagtigt i knivens midterlinje. Der var kun få (2) og flade (AM og AM/CM) slaggeindeslutninger i fosforjernet (Lyngstrøm 2008, nr. 56).

De sociale og økonomiske omstændigheder må også tages i betragtning, når jernet fra vikingetidens ryttergrave vurderes. Her er jernkvaliteten i stigbøjlerne fra gravene Rosenlund, Næsby, Ketting I og Ketting X undersøgt sammen med de tveæggede sværd fra Næsby og Ketting I og et spænde fra seletøjet i Næsby (Lyngstrøm 1995, 143ff). Fra de fire stigbøjler blev der i alt isoleret fem stykker jern, hvoraf de tre var rent jern og de to var fosforjern. Alle stykker indeholdt få (2) og flade slaggeindeslutninger (AM og CM). Spændet var smedet af rent jern og havde få (2) og ovale (AH) slaggeindeslutninger. I tværsnittene af de to sværd blev der isoleret i alt seks stykker jern: to af rent jern og fire af kulstofjern. De to stykker rent jern havde flade (AM) slaggeindeslutninger, mens slaggerne i kulstofjernet var runde (DH) eller lå som lange, sammenhængende bånd (CH). Mængden af slagger varierede mellem de forskellige jernkvaliteter: mængden er gennemsnitligt værdisat til 3,5 i det rene jern, men kun til 1,5 i kulstofjernet. Også i disse genstande var svejsesømmene perfekte.

Anderledes fremtræder jernkvaliteten i sværdene 300 år tidligere. I tre enæggede sværd (saxe) fra gravene på Lousgaard, Bornholm, er der i alt isoleret ni jernstykker, hvoraf de syv kan karakteriseres som rent jern, et stykke som kulstofjern og et stykke som fosforjern (Jouttijärvi & Lyngstrøm 1990, 64; Lyngstrøm 2008, nr. 36-38). I det rene jern er slaggeindeslutningerne både ovale og flade (AH/AM) eller de er udelukkende flade (AM), men der er også et jernstykke med runde slagger (DH), som ligger i bånd (CH). I kulstofjernet er slaggeindeslutningerne ovale (AH), mens de i fosforjernet er flade (AM). Mængden af slagger varierer mellem de forskellige jernkvaliteter. I de ni stykker er slaggemængden gennemsnitligt værdisat til 4,5 for det rene jern, 3 for kulstofjernet og 3 for fosforjernet. Man har altså arbejdet med væsentligt mere slaggeholdigt jern til våbnene i yngre germansk jernalder end man gjorde i vikingetiden. Eller er det fordi, man generelt anvendte andre jernkvaliteter til enæggede sværd? Eller dækker variationen over regionale forskelle? Som altid, når vi kun har få og vilkårlige brikker af fortidens virkelighed, er spørgsmålene langt flere end svarene.

Typologiske og funktionelle forskelle

Som et andet eksempel på de tre jernkvaliteters anvendelse kan analyserne fra en lille bebyggelse med grubehuse, Birkely i Nordsjælland, fremhæves. Herfra er jernet i seks knive, dateret til vikingetid, undersøgt. De er smedet af i alt 17 stykker jern, hvoraf de 13 stykker karakteriseres som rent jern, de to stykker som kulstofjern og de to sidste som fosforjern (Bodilsen 1993, 121f; Lyngstrøm 2008, nr. 5-10). I det rene jern er slaggeindeslutningerne overvejende ovale (AH og DM), men der er også et jernstykke med runde slagger (AS) og tre jernstykker med flade slagger (AM). I kulstofjernet er slaggeindeslutningerne ovale og flade (AM/DM og AT), mens de i de to stykker fosforjern er ovale (AH). Mængden af slagger varierer mellem de forskellige jernkvaliteter. I de 17 jernstykker er de gennemsnitligt værdisat til 3,6 for det rene jern, 2,5 for kulstofjernet og 5 for fosforjernet.

Ikke langt derfra på den nogenlunde samtidige gravplads i Hornsherred, Gerlev-Dråby, er der undersøgt fire knive, der er smedet af i alt 11 stykker jern. Heraf er de fem rent jern, de fem kulstofjern og det sidste jernstykke fosforjern (Lyngstrøm 2008, nr. 1-4). I det rene jern er slaggeindeslutningerne både runde (DH), ovale (AH) og ligger som bånd (CM), mens de i kulstofjernet er ovale (AH) eller flade (AM). I fosforjernet karakteriseres slaggerne som en blanding af runde og ovale former (AH/DH). Også her varierer mængden af slagger mellem de forskellige jernkvaliteter. I de 11 stykker er deres mængde gennemsnitligt værdisat til 4,6 for det rene jern, 2,7 for kulstofjernet og 5 for det ene stykke fosforjern.

Noget anderledes ser det ud for jernet i knivene fra gravpladsen Nr. Grødbygård på Bornholm, hvor gravene er anlagt i begyndelsen af 1000-tallet. Her er jernet i syv knive undersøgt og de er smedet af i alt 21 stykker jern. Af disse stykker kan de 14 karakteriseres som rent jern og de syv som kulstofjern. Der er ikke fundet fosforjern i de knive, der blev analyseret (Wagnkilde 1999; Lyngstrøm 2008, nr. 27-33). I det rene jern på Nordre Grødbygård er slaggeindeslutningerne både ovale (AH), flade (AM) og ligger i bånd (CH), mens de hyppigst er flade (AM) i kulstofjernet. I de 21 jernstykker er slaggernes mængde gennemsnitligt værdisat til 3,3 for det rene jern og 2,3 for kulstofjernet.

På Langeland er jernet i ni knive fra vikingetidsgravene på Stengade II, Bogøvej og Kaagaarden er undersøgt. De er smedet af i alt 16 stykker jern. Af dem karakteriseres 10 stykker som rent jern, tre stykker som kulstofjern og tre som fosforjern (Grøn et. al. 1994; Lyngstrøm 2008, nr. 40-48). I det rene jern er slaggeindeslutningerne både runde (AS), ovale (AH) og flade (AM), mens de hyppigst er flade (AM) i kulstofjernet og ovale (AH og DH) i fosforjernet.  I de 16 jernstykker er slaggernes mængde gennemsnitligt værdisat til 3,9 for det rene jern, og 2,3 for kulstofjernet og 4,3 for fosforjernet.

Det kan konkluderes, at smedene anvendte flere stykker rent jern til de knive, der blev anvendt på bebyggelsen Birkely, end de gjorde til de knive, der ligger i gravene fra vikingetiden. Er denne forskel regionalt betinget, eller er det fordi, det er knive med en helt speciel funktion, der blev fundet på Birkely? I nogle områder ser det rene jern også ud til at have indeholdt betydeligt mere slagge end i andre landsdele; måske arbejdede smedene nær Gerlev-Dråby og smedene fra Lousgaard generelt med mere slaggeholdigt myremalmsjern end andre gjorde?  Igen er der flere spørgsmål end der er svar.

På sporet af myremalmsjernets mange kvaliteter

På trods af, at der indgår 190 stykker jern i denne undersøgelse, så er grundlaget for tilfældigt og for begrænset til at give et overblik over 1500 års anvendelse af myremalmsjern. Men også i en større og mere systematisk anlagt undersøgelse må vi acceptere, at grænserne mellem de enkelte jernkvaliteter vil være labile og til en vis grad åbne for forhandling - såvel teknologisk (myremalmsjern er ikke homogent, og her er udeladt jernstykker med 0,1 eller 0,2 % fremmedstoffer) som kulturelt (jernets kvalitet er altid fortolket for os gennem den enkelte jernaldersmeds viden og kunnen).

Det ændrer dog ikke ved, at smeden i jernalder og vikingetid ikke betragtede jern som jern. Men som et materiale, hvoraf han kunne udvælge stykker, der hver især havde forskellige egenskaber. Så skønt den overordnede inddeling i rent jern, kulstofjern og fosforjern er en systematisering, der er foretaget efter nutidens arkæologers og smedes kriterier, så forekommer de her beskrevne kriterier alligevel anvendelige. Og de vil kunne anvendes som et redskab til at forstå brugen af de forskellige kvaliteter myremalmsjern, netop fordi det er muligt - ud fra en arkæologisk kontekst - at undersøge, hvor, hvornår og hvordan jernkvaliteterne blev anvendt.

Den hyppigst anvendte jernkvalitet igennem jernalder og vikingetid må have været rent jern. Fig. 3a. Vi må også antage, at der, allerede når jernsvampen blev taget ud af ovnen, generelt var flere slaggeindeslutninger i det rene jern og i fosforjernet end der var i kulstofjernet. Måske blev der smedet i længere tid (flere varmer og/eller flere slag) på fosforjernet, end der blev på kulstofjernet. Og den høje kvalitet både af materiale og smedearbejde i den halvmåneformede kniv fra Birket tyder på, at der kan ligge økonomiske og sociale implikationer gemt i anvendelsen af de forskellige jernkvaliteter. Dette understøttes af, at det jern, der blev anvendt til genstandene i vikingetidens ryttergrave har færre slaggeindeslutninger end det jern, der blev anvendt til bøndernes knivblade. Jern, der indeholder mange slagger, kan være vanskeligt at bearbejde, da slaggerne under smedningen ”arbejder sig frem” til jernets overflade og skæmmer den. Undersøgelsen har også åbnet et typologisk og funktionelt aspekt, for i vikingetiden kan der have været anvendt flere stykker rent jern til de knive, som vi finder på bebyggelser, end til de knive, vi finder i grave. Måske havde knivene fra grubehusene på Birkely en anden funktion end de knive, som vikingerne bar i bæltet. Og endeligt må vi være åbne for, at en jernkvalitet kan ændre sig over tid, da undersøgelsen viser, at fosforjern har færre slaggeindeslutninger omkring Kr. f. end det har 600 eller 900 år senere. Måske var det rene jern af en bedre og mere ensartet kvalitet i den sene førromerske og den tidlige romerske jernalder end det havde i yngre germansk jernalder og vikingetid. 

En større og mere systematisk anlagt undersøgelse af de forskellige kvaliteter af myremalmsjern vil uden tvivl kunne bringe ny indsigt. Andre jernkvaliteter vil kunne identificeres ligesom kronologiske, økonomiske, sociale, funktionelle og måske regionale aspekter vil kunne uddybes. Hidtil har vi kun slået nogle mere eller mindre tilfældige kighuller ind til en kompleks virkelighed.

Note

Phd-stipendiaterne Lone G. Thomsen og Morten Ravn fra SAXO-instituttet på Københavns Universitet takkes for deres kritiske og konstruktive kommentarer til denne artikel. Slaggeindeslutningernes form og mængde er beskrevet af Arne Jouttijärvi og Henriette Lyngstrøm. De er fremlagt i kataloget til bogen Dansk jern (Lyngstrøm 2008).

Железоплавильные эксперименты и эксперименты с очисткой губчатого железа от шлака

(Forsøg med udvinding og rensning af jern)

Железоплавильные эксперименты. В Дании проводилось несколько экспериментов по извлечению железа из болотной руды. Плавки выполнялись в копиях печей типов Эспевай, Дренгстед, печей с выпуском шлака и земляных (ямных) печах. Многие эксперименты проводились любителями-неспециалистами: бойскаутами, учениками вечерних школ или сотрудниками многочисленных «экспериментальных центров», где обычно такие эксперименты привлекают большое количество посетителей. Обычно эксперименты в Дании проходит следующим образом: строится печь из глины с примесью соломы, песка или гравия. Твердая болотная руда доставляется из западной Ютландии. Она содержит от 60 до 75% окиси железа и, как большинство датских болотных руд, значительное количество окиси фосфора. Сначала руда обжигается на открытом огне так, чтобы она подверглась ряду физических и химических изменений, которые облегчают последующий процесс восстановления. Вода испаряется, органические компоненты выгорают, что увеличивает пористость руды. Обожженная болотная руда приобретает темный красновато-коричневый оттенок, она пористая, легкая и сильномагнитная. В это же самое время печь предварительно разогревается. Затем она заполняется древесным углем и болотной рудой, и температура внутри горна увеличивается с помощью искусственного или естественного поддува воздуха. Как только температура достигает 1200ºС, начинает течь шлак. Печь многократно заполняется древесным углем и обожженной болотной рудой – обычно в весовом соотношении 2:1 или 1:1. Процесс длится от 10 до 30 часов в зависимости от типа печи и ее устройства. 

Эксперименты с очисткой губчатого железа от шлака. Эксперименты по моделированию древнего процесса обработки железа весьма немногочисленны. Причина этого кроется в нескольких факторах. С одной стороны, для Дании, так же, как для Европы более характерны были хронологические, типологические и, особенно, технологические исследования, чем исследования относительно экономической и социальной роли железа. Другая причина состоит в том, что только в последние годы удалось получить достаточное количество губчатого железа из болотной руды при экспериментально-археологических плавках. Это означает, что только теперь стал доступен количественно необходимый материал для экспериментов с очисткой и обработкой железа. В настоящее время проведено несколько серий экспериментов в историко-археологическом экспериментальном центре в Лайре, где исследовались основные кузнечные процессы: расплющивание, обрезка, сворачивание и сварка. Кроме того изучался процесс очистки и обработки железной крицы, полученной при восстановлении железа из руды. Перед каждым новым экспериментом очаг, наковальня и пол тщательно очищались для того, чтобы избежать попадания частиц, оставшихся от более ранних опытов. Цементный пол был разделен на шесть зон с наковальней в центре. Регистрировались потребление железа, древесного угля, а также время эксперимента и число ударов молота. Для всех экспериментов использовался молот весом 2 кг. После окончания процесса очистки шлак из каждой зоны был аккуратно собран и детально описан. Был идентифицирован кузнечный шлак, и образцы были отобраны для последующего металлургического анализа. Таким образом были обработаны пять железных криц.

Очистка железной крицы молотом на наковальне. При первом нагревании кузнец держал железную крицу клещами в очаге до тех пор, пока не была достигнута точка плавления шлака. Шлак начинал капать в очаг, кузнец постепенно поворачивал крицу, постоянно за ней наблюдая. Когда, по его оценке, из крицы вытекало достаточное количество шлака, он вынимал крицу, клал ее на наковальню и начинал отжимать ее, но не стучать по ней. Экспериментами доказана большая важность первого нагревания крицы для всего процесса очистки. Именно в ходе первого нагрева кузнец оценивал свойства железной крицы: количество и качество железа и его распределения в губчатом куске. В течение процесса очистки расплавленный шлак стекал в основание очага и застывал там в виде толстого, выпукло-вогнутого кузнечного шлака, в то время как другой тип шлака в виде больших, иррегулярных хлопьев получался путем проковывания крицы на наковальне. Маленькие частички железной крицы откалывались и падали поблизости от рабочего места, в то время как частично магнитные шарики шлака с неровной поверхностью отлетали от наковальни на более далекое расстояние. 

Очистка железной губки в земляной яме с глиняной обмазкой. Другой способ очистки железной крицы состоял в ее нагревании в глубокой яме с боковым поддувом. Стены ямы облицованы сплошным слоем глины, служившим кожухом или экраном. В процессе очистки использовался искусственный воздушный поддув. Эксперимент проводился с использованием крицы весом 1,4 кг и небольших кусочков древесного (букового) угля размером до 5 см, общим весом 2,5 кг. Эксперимент, однако, не увенчался успехом.

Эксперименты с обработкой железных брусков.  Изготовление ножей из железных брусков, получающихся после очищения крицы - процесс относительно несложный. Он протекает достаточно быстро, не требует много древесного угля и не оставляет большого количества шлаков в очаге и вокруг наковальни. Систематические и хорошо документированные эксперименты по обработке железных брусков проводились в историко-археологическом исследовательском центре в Лайре, в 1993-1998 гг. Они проводились при участии археологов, кузнецов и металлургов, и каждый отдельный нож изготавливался по той же самой технологии, что и настоящие древние ножи. Все используемые части железа были металлургически проанализированы перед началом экспериментов, железный брусок и законченный нож взвешивались, шлаки вокруг наковальни и горна собрались и анализировались, кроме этого подсчитывались удары молота, и измерялось время эксперимента.

Эксперименты по изготовлению ножей раннего железного века. В качестве эксперимента были изготовлены точные копии 12 ножей раннего железного века: восемь ножей типа I: 1994/5-8, 1998/1-4, и четыре ножа типа II: 1994/1-4.

Эксперименты по изготовлению ножей позднего железного века. Были изготовлены точные копии шести ножей позднего железного века: четыре ножа типа I: 1993/1, 1993/5-7, и два ножа типа III: 1993/2-3.

Эксперименты по изготовлению ножей эпохи викингов. Точные копии пяти ножей эпохи викингов были изготовлены в 1993-94 гг.: два ножа типа I: 1993/10, 1994/9; один - типа II:1994/10; и два - типа IV: 1993/8-9. 

Эксперименты по изготовлению стремен. Были изготовлены точные копии двух стремен эпохи викингов: 1994/11-12.

Jernudvindingsforsøg – gamle erfaringer og aktuelle perspektiver -

Her ligger de gamle erfaringer i form af Robert Thomsens notater

19. maj var jeg på et seminar arrangeret af museerne i Varde og Ringkøbing/Skjern. Det blev holdt i Dejbjerg Jernalder og jeg var blevet bedt om at tale om Robert Thomsens og om mine egne jernudvindingsforsøg - som mulig inspiration for de to museers forsknings- og formidlings-samarbejde.

Her er et resumé:

Jernudvindingsforsøg – gamle erfaringer og aktuelle perspektiver

I indlægget argumenterede jeg for, at museerne i Varde og Ringkøbing-Skjern anvender Robert Thomsen som en af de prismer, de problematiserer og formidler jernets mangfoldighed i Vestjylland gennem.

Jeg foreslog, at det skete ved at inddrage:

• Gamle erfaringer – fordi det er vigtigt at indse, hvorfor vi ved, det vi ved om jernfremstilling i jernalder og vikingetid (i stedet for alene hvad vi ved)

• Aktuelle perspektiver – fordi vi ved at tænke i mangfoldigheden frem for sandheden om den vestjyske jernudvinding kan blive bevidste om nuancerne i det arkæologiske kildemateriale og i formidlingen af det

De gamle erfaringer kan hentes i det omfattende materiale fra Robert Thomsen, der i 2008 blev overladt til Varde Museum. Materialet omfatter manuskripter, fotografier, tegninger, forsøgsrapporter, analyser af myremalm, slagger og jern samt mikrofotografier og hårdhedsmålinger af jernredskaber. Desuden havde Thomsen en omfattende international korrespondance med die Prominenz der Eisengeschichtsforschung.

Robert Thomsen var civilingeniør på A/S Varde Staalværk, da han i efteråret 1963 kom i kontakt med arkæologen Olfert Voss. I dialog med Voss og under indtryk af de mange udvindingsslagger på Drengsted, rekonstruerede Thomsen et par slaggegrubeovne på stålværkets grund. Thomsen mødte stor lokal interesse for forsøgene. Stålværket dækkede udgifter til myremalm og trækul, dets murermester byggede ovnskaktene og Thomsen kunne frit anvende måleudstyr og laboratorium.

Thomsen udførte forsøg med jernudvinding på stålværkets grund i årene 1963, 1965, 1968 og 1969 og ved spejdercenteret Assenbæk Mølle i 1978 og 1979. Desuden gennemførte han flere veldokumenterede forsøg med smedning, svejsning og tauchering (nedlægning af sølv og kobbertråd i en overflade af jern) samt med at øge myremalmsjerns indhold af kulstof og fosfor. I sit eksperimentelle arbejde bevægede Thomsen sig i en forbilledlig dialog med det arkæologiske kildemateriale, han drog analogislutninger til processer, som han selv havde set udført i Thailand, ligesom han opstillede såvel kontrollerede som kontekstuelle forsøg (dog uden at anvende disse benævnelser). På den måde fik Thomsen ikke alene betydning for jernforskningen, men også for eksperimentelarkæologien og han trak et betydningsfuldt spor gennem dansk arkæologi op gennem 1970’erne og 1980’erne, da han besøgte udgravninger, museer og symposier for at samle komparativt materiale. Først til sine forsøg, senere til sine mange metallurgiske analyser af forhistoriske jerngenstande.

De aktuelle perspektiver om at tænke i mangfoldigheden af jernalderens og vikingetidens jernudvinding kan hentes i Robert Thomsens forsøgstekniske overvejelser suppleret med et nyere eksperimentelarkæologisk arbejde fra Lejre (1992-2010). For de nye udvindingsforsøg, kombineret med arkæologiske undersøgelser, har på alle måder tydeliggjort perspektiverne i Thomsens overvejelser. Et eksempel er den typologi, vi som arkæologer arbejder med for jernudvindingsovne. Den afhænger både af råstofferne (nemlig myremalm, ler og trækul) og af den person, der bygger ovnen. ”Ovntypologien” afspejler således ikke alene kronologiske eller teknologiske forhold - den kan også afspejle sociale, rituelle, politiske, økonomiske og/eller topografiske aspekter. Således er den besnærende kronologiske rækkefølge af grubeovnen i den tidlige førromerske jernalder over Espevej-ovnen (eller Skovmarken-ovnen) omkring Kristi fødsel og Drengsted-ovnen (eller slaggegrube-ovnen) i yngre romersk og ældre germansk jernalder, til slaggeaftapnings-ovnen i yngre germansk jernalder og vikingetid til middelalderens små bondeovne - næppe andet end pejlemærker i en langt mere kompleks (og ikke kun kronologisk) udvikling. Så vi må, på trods af de tusinder af udvindingsslagger, der især er fundet i Varde Museums område, erkende, at vi endnu kun ved meget lidt om de bevæggrunde jernalderens og vikingetidens bønder havde til at bygge ovnen på den måde, som de gjorde. Udgangspunktet for at tænke på jernudvindingen i Vestjylland behøver ikke være Snorup, Hessel eller Starup, men kan også være ideen om, at jernudvinding på mange gårde i Vestjylland har været ét af de adskillige håndværk, som den almindelige bonde praktiserede. Men et håndværk, der kan være meget synligt i et arkæologisk materiale.

Thomsen fremstillede jern sammen med spejderne på Assenbæk Mølle. Og der er ingen tvivl om, at jernfremstilling er en god formidlingsaktivitet for mange aldersgrupper. Der er noget for alle sanser: lugten af bål og ristet myremalm, lyden af den buldrende ovnskakt, synet af den flydende slagge, smagen af røg og fint trækulsstøv, der hænger tæt over jernudvindingspladsen - og den matte følelse i armene efter arbejdet ved bælgene. Men for mig er det blandt andet et dilemma, at slaggeaftapnings-ovnen er den nemmeste ovn af arbejde med, men samtidig en ovn, som vi næsten intet arkæologisk kildemateriale har til. Derfor er det vigtigt at formidle usikkerheden konkret: hvilke elementer er rekonstrueret ud fra arkæologiske fund, hvilke er rekonstrueret ud fra teknologiske overvejelser og hvilke elementer ved jeg ikke noget om. Det nuancerer billedet for mig selv, og overfor publikum er det en stor hjælp, at jeg arbejder i mit eget tøj og ikke i hverken jernalderdragt eller trøje med centerlogo. På den måde er det mine forskningsmæssige overvejelser jeg formidler, ikke jernalderbondens tvivl eller centerets usikkerhed.

Fortællingen om Robert Thomsens er ikke alene historien om en dynamisk personlighed, der formåede at samle die Prominenz der Eisengeschichtsforschung i Varde, det er også historien om forholdene på stålværket, om eksperimentelarkæologiens udvikling, om jernudvinding i jernalder og vikingetid og om mangfoldigheden af det vestjyske jern.

Netop derfor er Thomsens arbejde vigtigt.

Litt.

Lyngstrøm, H. 2002a. Myremalmens mestre – ved jernalder bondens ovn og esse. Lejre 2002.

Lyngstrøm, H. 2002b. Thomsen, slaggerne og den eksperimentel-arkæologiske metode. Drik - og du vil leve skønt. Festskrift til Ulla Lund Hansen på 60-årsdagen. Nationalmuseet, København. 131-138.

Thomsen, R. 1975. Et meget mærkeligt metal – en fortælling fra jernets barndom. Varde 1975.

Датские железные бруски

Датские железные бруски

Henriette Lyngstrøm

Следуя принятой в археологии терминологии, железный брусок определен как кусок железа, которому придана некая форма, и эта форма не может быть непосредственно идентифицирована как форма готового орудия или объекта. Им может быть брусок, прут или лист (пластина). Кусок железа должен был быть не слишком тяжелым для того, чтобы его можно было обработать в обычном очаге, и не слишком большим для того, чтобы его можно было ухватить кузнечными клещами. В Дании какие-то стандартные формы железных брусков находят весьма редко.

Наибольшее скопление железных шпателевидных брусков в Дании был найден в Снорупе, в южной Ютландии. Клад, который весил почти 20 кг, состоял из приблизительно ста маленьких и ста больших шпателевидных железных брусков и шести блоков. Он был найден в доме раннего германского железного века, 330-560 гг. н. э. В дальнейшем в ходе археологических раскопок в Дании было выявлено еще два одиночных, полностью сохранившихся шпателевидных бруска, один в доме V в.н.э. в Данкирке, в южной Ютландии, другой, весом 11 г и 14 см длиной, в слое поселения III в. н.э. в Лундеборге на острове Фюн. В Лундеборге был найден также фрагмент бруска, по-видимому, шпателевидной формы. Этот брусок, однако, не квадратный в поперечном сечении, а узкий прямоугольный. Такая форма, скорее, характерна для более поздних топоровидных брусков, встречающихся в восточной центральной Европе. Дискуссия ведется вокруг вопроса о том, являются ли восемь объектов, имеющих форму топора, из Ундерстеда в северной Ютландии, железными слитками. То же самое можно сказать и о двенадцати подобных топорам железных объектах из Гьеррил Странд, в восточной Ютландии.

В Дании было зарегистрировано всего несколько примеров стандартизированных типов слитков. В 1918 г. брусок с двумя заостренными концами весом 4.5 кг был выпахан рядом местечком Рандбюль, в южный Ютландии. Брусок был размерами 31 см в длину и 8,0 x 7,5 см в сечении. Один из заостренных концов был загнут, другой надломлен.

Маленькие железные бруски с двойными заостренными концами были найдены в Дании при археологических раскопках в Тиссю, Тофтегорде, Лундеборге и Гудме. Бруски из Лундеборга в длину имеют примерно 5 см и весят только 6,5 г. Они имеют четкую форму с двумя заостренными концами; такая форма неизбежно появляется тогда, когда железная крица очищается от шлаков проковкой. Был произведен металлургический анализ нескольких подобных маленьких брусков, но результаты только двух исследований были опубликованы – для бруска из Гудме, сделанного из железа, извлеченного из болотной руды западной Ютландии, и бруска из Лундеборга, который был получен из руды центральной Западной Европы.

В Солбьерге на острове Морс, в северной Ютландии, в ходе археологических исследований участка поселения позднего до-римского железного века был выявлен объект, который может быть фрагментом бруска мечевидной формы. Подобная форма бруска была особенно широко распространена, главным образом, в южной Англии и северо-западной части Европы.

В 1928 три лопатовидных железных бруска были найдены в Тингстеде, на острове Борнхольм, где они были погребены вместе с железными орудиями близко к двум earthfast камням. В целом, около 1500 лопатовидных железных брусков было найдено на приблизительно ста поселениях в шведских районах Медельпад, Йомтланд и Холыштгланд.

На участке поселения в Лундеборге, на острове Фюн, были найдены фрагменты по крайней мере одного имеющего форму прута и  одного имеющего форму косы железных брусков. Фрагменты представляли собой плоские бруски размерами 60 x 1 x 0,5 см и 26 x 1,1 x 0,5 см соответственно. Они были найдены в слоях поселения III в. н.э. Таким образом, брусок в форме прута из Лундеборга старше, чем большая часть шведских брусков той же самой формы. Брусок из Лундеборга был, очевидно, сделан из железа, извлеченного из руды скандинавского происхождения, в то время как имеющий форму косы брусок был сделан из болотной руды западной Ютландии.

Можно объяснить по разному тот факт, что в Дании найдено столь малое количество железных брусков какой-то стандартной формы. Одно объяснение состоит в том, что здесь не существовало традиции использования железных брусков в коммерческих или ритуальных целях. Другое объяснение может состоять в том, что железным слиткам лишь очень редко придавалась та или иная стандартизированная форма. Чаще в процессе проковки для очистки от шлака, получались какие-то нетипичные блоки, пластины или пруты, как, например, те шесть кусков железа, которые лежали в основании ямы под шпателевидными железными брусками в Снорупе. На участке поселения раннего римского железного века в Овербюгорде, в северной Ютландии, был зарегистрирован небольшой, имеющий форму блока, кусок железа, который может быть датирован ранним римским железным веком. В Лундеборге, на острове Фюн, были найдены очень короткие, в форме блока, фрагменты размерами 2-4 см. Четыре железных прутка также были обнаружены вместе с другими предметами в Овербюгорде. Они представляли собой узкие, прямоугольные, заостренные прутки длиной приблизительно 11 см. Почти тот же самый вид объектов происходит из раскопок в Сюндерволд в Орхусе и в Лундеборге, где железные пруты имели размеры около 1 см x 1 см толщиной, и от 8 до 12 см длиной. Пластины железа также были найдены, например, в насыпи полуциркульного вала, окружающего Хедебю/Хайтабю, в Шлезвиге, где был найден клад, состоящий из 18 брусков типа Мёстемюр. При раскопках Треллеборга, в западной Зеландии, была выявлена подобная пластина; и в центре Орхуса, в восточной Ютландии, пять фрагментов пластин железа были найдены в нескольких культурных слоях, датирующихся периодом между 900 и 1300 гг. н.э.

Slaggeaftapningsovne i Danmark, udgravninger og forsøg

Denne tekst har jeg skrevet på baggrund af et oplæg på seminaret Ovnskronologi og ovnstypologi i den nordiske jernvinna, Kittilbu, juni 2009. Ideen var at diskutere arkæologiens brug af "typer", når det gælder jernudvindingsovne. På samme seminar holdt Arne Jouittjärvi oplæg om Espevej-ovne og Olfert Voss om Drengsted-ovne. Litteraturliste og illustrationer følger - af pladshensyn - i den kommende publikation.
Hermed være artiklen anbefalet den interesserede læser.....


Slaggeaftapningsovne i Danmark, udgravninger og forsøg

Henriette Lyngstrøm

Mange danske udgravninger, teoretiske diskussioner og eksperimentel-arkæologiske forsøg har taget sigte på at afgrænse jernudvindingsovnens kronologiske og typologiske udvikling.

Vi ved, at bønder i Danmark har udvundet jern af myremalm helt fra den tidligste jernalder, men det arkæologiske materiale fra ældre førromersk jernalder er begrænset til slagger, ristet myremalm og genstande af jern. Selve jernudvindingsovnen er kun kendt fra perioden mellem yngre førromersk jernalder og frem i ældre germansk jernalder - samt igen fra den tidlige middelalder. I disse to kronologiske forløb kan der identificeres tre typologisk forskellige ovne: Espevej-ovne, Drengsted-ovne og slaggeaftapningsovne, der alle tilhører gruppen af vesteuropæiske skaktovne, mens de i den centraleuropæiske typologi er repræsentanter for henholdsvis skaktovne og aftapningsovne.

På seminaret "Ovnskronologi og ovnstypologi i den nordiske jernvinna, Kittilbu 2009" blev de få danske fund af slaggeaftapningsovne vurderet og diskuteret, ligesom der blev gjort rede for, hvordan disse ovne fungerer i eksperimentel-arkæologiske jernudvindingsforsøg. Der blev også argumenteret for en nuancering af de definerede ovntyper og for, at ”typerne” ikke kun varierer i tid, men også i rum.

 

Problemer i den danske ovnskronologi og ovnstypologi

Også i Danmark indtager jernudvindingsovnen en helt central plads i den arkæologiske jernforskning. De danske bønder udvandt jern af myremalm fra den tidligste jernalder, men det arkæologiske kildemateriale fra år 500 til år 200 f. Kr. er begrænset til slagger, ristet myremalm og genstande af jern. Selve jernudvindingsovnen er i Danmark kun kendt fra omkring år 200 f. Kr. til år 550 e. Kr., samt igen fra 1100 til 1300 e. Kr.

Det er i disse to tidsforløb arkæologen Olfert Voss med forbilledlig klarhed har identificeret og dateret tre typologisk forskellige ovne: Espevej-ovne, Drengsted-ovne og slaggeaftapningsovne (Voss 1993:206). Og hans illustrative oversigt, hvor de numeriske værdier for Espevej-ovne og Drengsted-ovne siden er væsentligt forøget, er gengivet i adskillige sammenhænge og står som printet på alle danske arkæologers nethinder.

Gennemgangen af det arkæologiske materiale af jernudvindingsovne fra Danmark forleder da også til opfattelsen af et enstrenget typologisk udviklingsforløb. Fra endnu ukendte ovne i tidlig førromersk jernalder til Espevej-ovne i sen førromersk jernalder og ældre romersk jernalder, knyttet til gården og den lokale smeltemester; frem til de større, vestjyske landsbyer og enkeltgårde med Drengsted-ovne, hvor kyndige bønder i yngre romersk jernalder og ældre germansk jernalder producerede betydelige mængder jern; og videre, til en sandsynlig slaggeaftapningsovn i middelalderen - en ovn, der endnu kun er fundet ganske få steder, men som meget vel kan repræsentere et teknologisk højdepunkt i den danske jernudvinding.

Der er ingen tvivl om, at dette må være hovedlinjerne i den typologiske udvikling. Men betragter man etnografiske paralleller og det arkæologiske materiale fra landene omkring os, så er der ingen tvivl om, at det enstrengede forløb skal modificeres og de opstillede typer bør nuanceres.

Vigtigt er det, at jernudvindingen i hele Europa kontinuerligt - gennem jernalder og middelalder - synes at være organiseret omkring gården og landsbyen og som sådan er integreret i bebyggelsens helt centrale sociale og økonomiske strukturer. Men parallelt med landsbyens produktion af jern til nærområdet, så eksisterede der i perioder store jernudvindingspladser med adskillige, samtidige ovne, hvor produktionen må have været afhængig af interregionale mekanismer og sandsynligvis også af en højt specialiseret efterspørgsel på bestemte jernkvaliteter. Den efterspørgsel kan være kommet fra smedjer, der var knyttet til eliten og til militæret - og hvor jernet dermed blev et element i blandt andet den våbenteknologiske udvikling.

I den forbindelse kan det vestjyske - ganske fosforholdige myremalmsjern (ofte nær 0,9 % P) - have spillet en central rolle. Fosforjern er hårdt, sprødt og glinsende gråt. Men det kan ikke hærdes og er næsten umuligt at opkulle. Æggen på en kniv af fosforjern flosser nemt og kan være svær at holde skarp. Og tynde emner splintrer som glas, hvis de tabes på et hårdt underlag. I nutidens jernproduktion er fosfor et uønsket legeringselement, men i jernalderen synes smedene at have foretrukket fosforjern til en del opgaver. Et eksempel er de halvrunde knive, der i århundrederne omkring Kristi fødsel blev smedet af to stykker stærkt fosforholdigt jern og hvor svejsningen med stor sikkerhed er lagt i knivens midterlinje. Det var velsmedede, sarte redskaber. Fosforjern blev også kombineret med det rene jern i økser (Thomsen 1966:906) og knive (Lyngstrøm 2008:nr. 46), hvor det kunne erstatte eller supplere kulstofjern. Og i våbensmedjerne var fosforjern sandsynligvis efterspurgt til de mønstersmedede sværd. Mønstersmedning er teknisk forholdsvis let at udføre i fosforjern og resultatet fremstår smukt sølvfarvet på sværdenes ætsede og polerede klinger (Thomsen 1994:283).

Fosforjern er endnu ikke behandlet fyldestgørende i en nordisk eller i en europæisk kontekst, men det er sikkert, at fosforjern besad et overordentligt stort potentiale, som vi i dag endnu ikke forstår det fulde omfang og de fulde konsekvenser af. Men sikkert er det, at den smeltemester, der kunne fremstille stabile leverancer fosforjern af sin myremalm, havde en særdeles købedygtig kundekreds. Den må fortrinsvis have bestået af erfarne smede tilknyttet specialiserede værksteder.

Som arkæologer må vi derfor være opmærksomme på, at den enkelte jernudvindingsovn og den enkelte gård eller landsby med jernudvindingsovne, kan repræsentere andet end blot et stadie i en kronologisk-teknologisk udvikling. Sikkert er det, at jernudvindingsovnens udformning - eller rettere: smeltemesterens valg af ”ovntype” - afspejler råstoffernes tilgængelighed og især deres beskaffenhed. Men smeltemesterens håndværksmæssige formåen, hans ekspertise og den tradition han var oplært i og arbejdede i, må ligeledes have haft stor indflydelse på hans valg. Videre kan man tænke sig den mulighed, at ”ovntypen” også afspejlede specifikke konsumentbehov, så en øget efterspørgsel og en øget produktion ikke alene behøvede at have resulteret i flere ovne og mere slagge - men også i ovne af et andet udseende og derfor også i slagge størknet i en anden form. For selvfølgelig kan en øget jernproduktion komme til udtryk i det arkæologiske materiale som større udvindingspladser, men den kan jo også finde sted som en omlægning af ressourceudnyttelsen. Det sker blandt andet i Jämtland og Dalarna i 400-tallet (Magnusson 1991:156) og i 700-tallet i Østnorge (Johansen 1979:89), hvor der findes spredte jagtredskaber og gravfund i ellers ubeboede fjeldstrøg. Og en ressourceomlægning til fordel for jernproduktion behøver ikke udelukkende have været et spørgsmål om at kunne overleve. Den kunne måske også udspringe af et ønske om at etablere og eller fastholde en kulturform, som var almindelig i centrale og økonomisk stærke områder af det nuværende Danmark. Ser vi igen mod nord til Norge, så var det måske derfor, at jernudvinding og dyrehold blev sidestillede aktiviteter i vikingetid og tidlig middelalder på Møsstrond (Rosenqvist 1983:134; Martens 1988:123). En væsentlig del af arbejdskraften fra gården kunne her, alt efter årstidens andre arbejdsopgaver, investeres i en produktion af jern udover egetforbruget. De samme forhold er iagttaget på Heglesvollen, hvor mellem ti og 15 mand i perioder var beskæftiget med jernproduktionen i fire værkstedsområder (Stenvik 1987:5). Denne sæsonmobilitet med rejse og ophold i udmarken kendes endnu ikke fra Danmark, hvor jernudvinding, rensning af jernsvamp og smedning altid synes at have været præget af nærhed og derfor er fuldt integreret bebyggelsen. Men derfor kan mobilitet godt have haft stor betydning for den danske jernproduktion. Det iagttages blandt andet i Sydvestjylland, hvor etableringen af jernproduktionen i ældre germansk jernalder sættes i forbindelse med en regulær kolonisering af området (Smekalova og Voss 2001:19).

Ovnen i Sønder Holsted – en ny ovntype, en undertype eller en lille del af mangfoldigheden?

Etablering af kronologier på baggrund af identificerede typer hører til arkæologens helt basale arbejdsmetoder. Det gælder, hvad enten det involverer fibler, lerkar, huse eller jernudvindingsovne. Og ovnskronologi og ovnstypologi er helt klart et brugbart redskab i arkæologien. Men desværre sker det alt for tit, at arkæologen - med typologien printet på nethinden - alene udgraver det forventelige.

Anderledes var det, da Olfert Voss og Ejvind Hetz i 2000 undersøgte en jernudvindingsovn på et bopladsområde fra ældre romersk jernalder (Kristi fødsel til år 150/60 e. Kr.) umiddelbart vest for Holsted Rådhus i Vestjylland. Ovnen blev udgravet på en lokalitet, hvor der såvel tidligere (1996) som senere (2002) er lokaliseret jernudvindingsovne. Ovnene fra Sønder Holsted synes at være forholdsvis ensartede anlæg, hvor specielt den ene var så velbevaret, at det kunne give adskillige oplysninger i forhold til en rekonstruktion. Her var ovnens slaggerum nemlig bevaret til ca. 30 cm over bunden, og åbningens sider var forstærket med sten, hvor den sten, der vendte mod nord, var 35 cm høj og tydeligt varmepåvirket på siden ind mod ovnrummet. I en senere forstyrrelse (plantegningen nr. 5) blev fundet skaktdele, der kunne sættes sammen til et stykke af skaktens væg, der har dækket et område fra omkring 12 cm under til 15 cm over jordniveau (Voss 2002:140). Arbejdsgruben foran ovnen (nr. 6) var nogenlunde cirkulær, næsten 1 m i diameter og placeret ca. 30 cm under den oprindelige jordoverflade. Gruben var skålformet og indeholdt mørk fyld med mange små slaggestykker og få, ganske små, stykker trækul. Fyldet i slaggeafløbet (nr. 3) var nogenlunde det samme, men her fandtes også en del større slaggestykker. Nogle slagger var flade og havde en tydelig løb-struktur, men ingen havde aftryk af trækul. Der var tilsyneladende ikke fremstillet en særlig bund i slaggeafløbet for afgrænsningen mod undergrunden viste sig kun i form af rødbrændt sand.

Ovnen tilhører måske gruppen af tidlige ovne i Danmark: Espevej-ovnen, som blev anvendt i århundrederne omkring Kristi fødsel. Men det usædvanlige ved ovnen i Sønder Holsted er, at der aldrig tidligere er fundet ovndele med forslagget inderside ved udgravninger af Espevej-ovne. Det kunne altså tyde på, at der enten var tale om en ny type – eller, som Voss foreslår, at de tidligere rekonstruktioner af Espevej-ovnen skal revideres. Problemet er, at det i Sønder Holsted ser ud som om, at ”ovnrummet” i virkeligheden ikke var det sted, hvor reduktionen skete, men det sted, hvor slaggen løb hen: her havde temperaturen ikke været høj nok til, at ovnvæggen blev forslagget - den blev kun rødbrændt. Selve slaggesmeltningen - og dermed formodentlig også det sted, hvor lufttilførslen til ovnen skete - må være foregået højere oppe, et stykke over jordniveau. Med hensyn til konstruktionen af ovnen, så forestiller Voss sig, at der blev gravet en 40 - 45 cm dyb, fladbundet grube med en diameter på ca. 100 cm, der blev fyldt med ler. I midten blev der så udsparet en cylinderformet grube, ca. 30 cm i diameter med en ca. 25 cm bred grube ud til en større fladbundet grube. Siderne af åbningen er mellem den centrale grube og arbejdsgruben forstærket med 1-2 flade sten. Den indsnævring, der er mellem selve ovnskakten og slaggerummet må, som det ses på stykket fra Sønder Holsted sidde mindst 30 cm over bunden af slaggerummet og lige under jordoverfladen (Voss 2002:140). Diameteren i ovnens nederste del har højst været 35 cm. Ovnskaktens højde over jorden kendes ikke, men den er på rekonstruktionstegningen ført op i ca. 1 m højde.

Vi har prøvet at følge Voss’ anvisninger og er i gang med at rekonstruere ovnen fra Sønder Holsted i fuld skala. Endnu er vi langt fra færdige med forsøget, men vi har udgravet en 45 cm dyb, cirkelformet grube med en diameter på 1 m og foret den med ler. Foran gruben har vi gravet ud til en fladbundet 30 cm dyb arbejdsgrube. Den er næsten cirkelformet med en diameter på 1 m. Mellem slaggerummet og arbejdsgruben er der gravet en 35 cm lang forbindelse. Vi har brugt 230 liter undergrundsler æltet med vand og strå - og gravning af huller (med moderne spader), opgavning og æltning af ler samt bygning af ovnen har hidtil taget 24 arbejdstimer. Endnu er vi ikke nået til en rekonstruktion af ovnskakten, men vores diskussioner om ovnens nederste del har været særdeles frugtbare. For er det ”Espevej-typen”, der skal revideres? Er ovnen fra Sønder Holsted en helt ny type jernudvindingsovn? Eller er ovnen udtryk for en dygtig smeltemester, der har evnet at tilpasse ovnens form til de råstoffer han disponerede over og den ekspertice han besad: en lille del af den store mangfoldighed. Og er det så en ny ”ovntype”?

De foreløbige eksperimentel-arkæologiske erfaringer med ovnen fra Sønder Holsted er yderst perspektivrige og målet er at bygge den færdig, bruge den, udgrave den og sammenligne materialet med det originale. Forsøget er et godt eksempel på, hvordan eksperimentel arkæologi kan bidrage til en konstruktiv diskussion af ovnstypologien og dermed også af ovnskronologien.

Slaggeaftapningsovne i Danmark

Et vanskeligt dilemma for jernforskningen i Danmark er samfundets tilsyneladende stærkt øgende forbrug af jern gennem yngre germansk jernalder og vikingetid (år 550 til år 1000 e. Kr.) sammenholdt med den fuldstændige mangel på fund af samtidige jernudvindingsovne. Teoretisk kunne forbruget alene have været baseret på jern indhandlet fra andre områder, men med den omfattende og almindelige produktion kort tid forinden, synes argumentet ikke holdbart (Voss 1993, 209). Mange smeltemestre og smede må på overgangen mellem ældre og yngre germansk jernalder have besiddet en højt udviklet indsigt i de jernteknologiske processer. Denne indsigt må snarere – også under stabile politiske, økonomiske og sociale forhold – have resulteret i udvikling til ny og mere avanceret teknologi end til et stop for produktionen. Herkomstbestemmelse af jern på baggrund af jernets slaggeinklusioner i knive dateret til yngre germansk jernalder og vikingetid tyder da også på, at der stadig er produceret jern af den danske myremalm (Lyngstrøm 2008:tabel 14). Men hvorfor er der så ingen spor af jernudvindingsovne dateret til perioden mellem år 550 og 1100 e. Kr.?

Årsagen kan være, at man har anvendt ovne, der var så lidt nedgravede, at de kun undtagelsesvist vil være bevaret. Slaggeaftapningsovnene står kun svagt i det materielle levn fra Danmark, men kan være en af de ovne, der i fremtiden vil supplere det arkæologiske kildemateriale for perioden yngre germansk jernalder, vikingetid og den tidligste middelalder. Ovnen synes at være eksponent for en driftssikker ovn med stor kapacitet, hvis anvendelse ikke nødvendigvis behøver at være knyttet til de store forekomster af myremalm i Vestjylland. Forsøg har vist, at den kan genbruges adskillige gange og at den er forholdsvis enkel at styre reduktionsprocessen i. Men den efterlader næsten intet arkæologisk kildemateriale i et intensivt opdyrket kulturlandskab som det danske.

Ved udgravningerne af hallerne i Gl. Lejre på Midtsjælland blev der i et stolpehul fundet et større slaggestykke, der kan være en udvindingsslagge. Den er, ud fra trækul indesluttet i slaggen, C₁₄-dateret til omkring år 600. Og på en bebyggelse fra 900-tallet på Mikkelsbakke på Limfjordsøen Mors er der udgravet en fuldstændigt bevaret slaggeblok, der lå lige under pløjelaget. Den er 30-35 cm i diameter og vejer 12,5 kg (Voss 2002:143f.). Måske er disse slagger dannet i slaggeaftapningsovne.

Fra den tidlige middelalder foreligger der skriftlige kilder om jernproduktionen. Som det gavebrev, ærkebiskop Absalon i 1197 udstedte til Sorø kloster. Heri omtales en landsby i Halland, Tvååker, hvor man kunne fremstille jern af jorden. Desuden nævnes flere teknologiske elementer som en molendino ubi fabricatur ferrum – en mølle, hvor jernet forarbejdes (Vellev 2004:fig. 38). Dette er udlagt som indicium på, at vandkraft blev udnyttet i produktionen, men arkæologiske udgravninger har vist, at billedet er mere komplekst og også omfatter små ovne med et indhold svarende til 30 liter. Ovnene er slaggeaftapningsovne og flere skaktdele har små, cirkulære huller – formodentlig beregnet til tuden af en blæsebælg (Strömberg 2004:fig. 18-19; Vellev 2004:fig. 14-15). Udbyttet af en brænding anslås til 7-8 kg jernsvamp. Jernsvampen blev formodentlig løftet ud af ovnskakten med lange tænger, således at anlægget kunne genbruges. Ovnene i Tvååker er C₁₄-dateret til tiden omkring gavebrevets udstedelse.

Få ovne med slaggeafløb er professionelt undersøgt og det arkæologiske kildemateriale efter dem er oftest registreret som slaggepletter eller slaggedynger og de er kun bevaret i gamle skovområder (Voss 1986a:29) og der har endnu ikke været resurser til at opspore alle de lokaliteter, som de gamle jernforskere Niels Nielsen (1924) og Rasmus Mortensen (1940) omtaler. Derfor har de tilhørende ovne heller ikke kunnet bestemmes eller dateres.

Et eksempel på en arkæologisk undersøgelse stammer fra Jels Skov i Sønderjylland. Det er en halv meter høj slaggedynge, der oprindeligt blev lokaliseret af Rasmus Mortensen, men siden er udgravet af Haderslev Museum i 1989. Det arkæologiske materiale fra Jels Skov omfatter såvel aflange aftapningsslagger, plankonvekse slagger som keramikfragmenter (Voss 1986a:29). En prøve af det trækul, der lå mellem slaggerne blev C₁₄-dateret til år 1030-1220 e. Kr. (Voss 1995:28).

Aftapningsslagger og plankonvekse slagger er også fundet i Nyvænge Skov på Sydvestfyn. I bunken, der var 6 m i diameter fandt H.C. Frydendahl (1928:61) også nogle få keramikfragmenter, der senere har kunnet dateres til 1300-årene. Han iagttog ingen spor af ovn- eller essekonstruktioner på stedet.

Og i Løgager Skov i Midtjylland har Olfert Voss efter Niels Nielsens beskrivelse lokaliseret en slaggedynge med aftapningsslagger.  I 1924 dannede slaggepletten en skarpt afgrænset Højning. Da Marken henlaa i vedvarende Græsning, var Plettens Bevaringstilstand bedre end de øvrige Silkeborgpletters. Dimensionerne var ret betydelige, største Tværmaal 9 m, mindste 6 m; største tykkelse 86 cm. Dyngens Volumen var i hvert Fald ikke under 20 m³, med en vægtfylde på 3,5 vil den altsaa veje mindst 70.000 kg (Nielsen 1924:83).

Aftapningsslagger er aflange slaggestykker, ofte med en brudflade i hver ende. De er karakteriseret ved en glat overside, hvor slaggen er størknet i løbstruktur, som stearin fra et lys, og på undersiden er der ofte fastsmeltet sand- eller gruskorn. Det er slagge, der er størknet i ovnens afløbsrender. Og slaggeaftapningsovnen er da også, som navnet siger, en gruppe ovne, hvor slaggerne ikke, som i de fleste andre ovne, samler sig inde i ovnen, men ledes ud. Under indtryk af det øvrige skandinaviske materiale og af eksperimentel-arkæologisk arbejde må det empiriske materiale fra ovnen netop forventes at være karakteriseret af slagger størknet i ”løb” på deres vej ud ad ovnen.

Men på grund af den ødelæggelse af slaggedynger, som har fundet sted gennem tiderne og stadig finder sted i et intensivt opdyrket kulturlandskab som det danske, er det meget vanskeligt at belyse omfanget af jernproduktionen i slaggeaftapningsovne. Måske vil en gen-registrering og undersøgelse af de tilbageværende dynger af slagger kunne føre til en nærmere beskrivelse af de ovne, de blev dannet i forbindelse med.

Slaggedyngen i Vattrup – en anden ovntype eller aftapningsslagger størknet i en anden form?

Slaggedyngen i Vattrup i Midtjylland er ”den betydeligste Slaggeforekomst” af de 91 lokaliteter Niels Nielsen registrerede for snart hundrede år siden. Det skete i forbindelse med doktordisputatsen Studier over Jærnproduktionen i Jylland (Nielsen 1924). Dengang var bunken i Vattrup en ellipseformet Forhøjning, 20 x 10 m stor. Slaggelagets Tykkelse er i Midten 1 m og derfra jævnt aftagende ud mod Randene. Dets Volumen er i hvert Fald over 50 m³, og hvis Slaggernes Vægtfylde sættes til 3,5, bliver Vægten af det nuværende Slaggeindhold ca. 170,000 kg. Men Nielsen samlede også efterretninger om, at en stor del af den allerede var fjernet inden opmålingen og han gravede flere prøvehuller samt et 10 m langt og 3 m bredt snit i gennem den: Dyngens Indhold var næsten udelukkende Jærnslagger, af ret smaa Dimensioner, i Regelen under 10 cm; imellem Slaggerne fandtes lidt sort og stærkt sværtende Jord, samt enkelte Lerklumper, Smaasten og Myremalmsklumper… (Nielsen 1924:71f).

Allerede Nielsen arbejdede med forskellige ovntyper: herdgruber og lergryder. Og slaggerne i Vattrup, der var små og størknet i tyndtflydende tilstand, karakteriserede han som et resultat af en udvinding i lergryde. De plankonvekse slagger så han som dannet i lergrydeovnens bund, 15-25 cm i diameter, og de mange ”krumme Flager af magret Ler” tolkede han som som den øverste del af lergryden, 40-50 cm i diameter.  Til lergrydeovnen hørte endvidere ”ejendommeligt formede Lerindretninger, der maa tydes som en Tud, der førte Luften fra Blæsebælgen ind i Ovnen” (Nielsen 1924:146). Dem fandt han 92 af.

Interessant er det, at slaggebunken i Vattrup er genudgravet af Olfert Voss og Viborg Stiftsmuseum i 1992. Gravningen bekræftede til fulde Nielsens iagttagelser, idet der i det nu meget nedslidte anlæg blev fundet de samme kalotformede slagger, de samme krumme randstykker og de samme aftryk af blæsetude.  Udgravningen blev suppleret af Robert Thomsens analyserer af et tværsnit af randstykkernes slaggelag og det viste sig, at det metalliske jern her udgjorde op imod 50 % af slaggelaget. Thomsen udførte også en analyse af det materiale, der havde sat sig omkring blæsetudene, der formodentlig har raget ind i ovnen. Også dette materiale indeholdt en ganske stor mængde metallisk jern. Randstykker og tude kan altså udmærket stamme fra samme anlæg. Vigtigt var det også, at Voss indsamlede trækul mellem slaggerne. Det blev C₁₄-dateret til år 1305 - 1380 e. Kr. (Voss 1995:31). 

Men ganske bemærkelsesværdigt er det, at hverken Nielsen eller Voss i fandt aflange aftapningsslagger som de, der blev fundet i Jels, Nyvænge og Løgager Skov. Måske er slaggerne i Vattrup ikke dannet i en slaggeaftapningsovn. Eller måske er de, som Voss åbner mulighed for, tappet - ikke i render - men i fordybninger foran ovnen (Voss 1995:34). Hvis det er tilfældet, er ovnene i Vattrup så en undertype af slaggeaftapningsovnen? Eller er de blot det materielle udtryk for en lille del af de mangfoldige måder smeltemestrene kunne arbejde på?

Forsøg med slaggeaftapningsovne

I Danmark er der foretaget adskillige forsøg ikke alene med slaggeaftapningsovne, men også med flere andre forskellige ovne. De tidligste egentlige eksperimentel-arkæologiske jernudvindinger fandt sted i 1963, da Robert Thomsen fra A/S Varde Staalværk besøgte en arkæologisk udgravning. Thomsen besigtigede udgravningerne på Drengsted i Sønderjylland på opfordring af Olfert Voss, der i begyndelsen af 1960’erne havde afdækket massive spor af jernudvinding på en bebyggelse fra ældre germansk jernalder (Voss 1986b; Mikkelsen og Nørbach 2003). Og under indtryk af de mange udvindingsslagger, havde Voss rekonstrueret et par ovne med en grube under jorden og et lerrør - inspireret af det bemærkelsesværdige fund fra Scharmbeck (Wegewitz 1957) - over jorden (Voss 1962). Dernæst havde han inviteret ledelsen fra Varde Staalværk til at overvære et forsøg med at forvandle den lokale myremalm til jern.

Da Thomsen så de rekonstruerede ovne, mente han nok, at det ville være muligt at fremstille jern i dem. Men han mente også, at Voss havde brug for mere avancerede måleinstrumenter, hvis det skulle lykkes. Og dem havde Thomsen hjemme på stålværkets laboratorium. Så han gik op til stålværkets direktion og bad om 4000 kr. til et jernudvindingsforsøg. Og det fik han. Stålværkets murermester gravede slaggegruber og byggede ovne inde på værkets område og myremalmen hentede Thomsen, efter først at have analyseret den og fundet den velegnet, på mangansulfatfabrikken i Bolderslev. Den kostede ikke noget. I det hele taget mødte Thomsen en stor interesse for forsøgene. Mange mennesker bidrog med arbejdskraft og ekspertise - også Danmarks Radio fandt vej til Sydvestjylland og producerede fjernsynsudsendelsen Højovnen på mosebund, der i programomtalen for 27. oktober 1963 beskrev udsendelsen som ”et forsøg, der skulle efterprøve en teori om, hvordan jernaldermennesket smeltede jern i Danmark.”

For Thomsen og Voss blev rekonstruktionen af ovnene fra Drengsted begyndelsen til et langvarigt og frugtbart samarbejde om blandt andet eksperimentel jernudvinding, hvor resultaterne af deres forsøg besvarede to helt centrale spørgsmål for 1960’ernes akademiske diskussion om jernalderens jernudvinding:

For ja - det var muligt at udvinde jern af myremalm i en ovn rekonstrueret på baggrund af et arkæologisk materiale. Det lykkedes nemlig Thomsen at vedligeholde reduktionsprocessen kontinuerligt i 60 timer og at reducere 46 kg ristet myremalm og 110 kg trækul til 5 kg jernsvamp. Af jernet smedede han 15 pilespidser, af samme form og størrelse som de, der var udgravet i det store våbenofferfund i Ejsbøl mose.

Og ja - reduktionsprocessen forløb anderledes, end man hidtil havde forestillet sig. Det var nemlig Thomsen og Voss, der som de første så, hvordan jernet i de rekonstruerede ovne dannede sig som en fast jernsvamp over den flydende slagge og ikke - som man ellers havde ment, som flydende jern under en flydende slagge. Derved kom slaggen til at ligne den, man fandt ved de arkæologiske udgravninger og de kunne konkludere, at langt hovedparten af slaggeblokkene i Drengsted lå, som de var efterladt efter udvindingen - og ikke var væltet om, som man ellers antog den gang for 50 år siden.

Thomsens arbejde kom til at trække et betydningsfuldt spor gennem dansk jernforskning. Op gennem 1970’erne og 1980’erne besøgte han udgravninger, museer og symposier for at samle komparativt materiale. Først til sine forsøg, senere til sine mange metallurgiske analyser af forhistoriske jerngenstande. Thomsen var en pioner inden for den eksperimentelle jernforskning og hans arbejder viste eksperimentets fulde potentiale for den humanistiske videnskab og understregede betydningen af et kontinuerligt tværvidenskabeligt samarbejde (Lyngstrøm 2002a).

I Danmark er forsøgsarbejdet fortsat med rekonstruerede Espevej-ovne, Drengsted-ovne, slaggeaftapningsovne og grubeovne. Mange forsøg er udført af spejdere, aftenskolehold eller af personale på landets mange oplevelsescentre, hvor jernudvinding og smedning er aktiviteter, der trækker et stort besøgstal (Egeberg 1998:11). Egentlige videnskabelige eksperimenter er udført

på Danmarks Tekniske Universitet (Buchwald 1991), på Aarhus Universitet, Moesgård (Lund 1988; Lund og Jouttijärvi 1999) og på Historisk-Arkæologisk Forsøgscenter i Lejre – der fra 2009 hedder Sagnlandet Lejre (Lyngstrøm 2002a:51 ff.).

Først ristes malmen på et åbent bål, ganske som beskrevet af Ole Evenstad (Evenstad 1790). Ved ristningen gennemgår myremalmen en række fysiske og kemiske ændringer, der er til gavn for den efterfølgende reduktionsproces. Således fordamper vandet og alle organiske bestanddele forkuller. Derved øges porøsiteten. Ristet myremalm knuses let i de små stykker, der er den mest hensigtsmæssige størrelse i ovnen og myremalmens kemiske sammensætning ændres

fra en dårligt defineret mineralblanding til en relativt veldefineret blanding af hæmatit, goethit og magnetit (Buchwald 1991:2). Ristet myremalm er mørk rødbrun, porøs, let og magnetisk. Samtidigt forvarmes ovnen. Derefter fyldes den med trækul samt myremalm og temperaturen øges ved kunstig eller naturlig blæst. Når temperaturen er steget til nær 1200^oC begynder slaggen at flyde. Der fyldes trækul og ristet myremalm i ovnen gentagne gange – ofte i vægtforholdet 1½:1 eller 1:1. Processen varer mellem 10 og 30 timer, afhængig af forsøgets målsætning og processens forløb.

Ved de danske forsøg med jernudvinding er det sket, at ovnen ikke er blevet tilstrækkelig, eller for ujævnt, varm og slaggen derfor er størknet oppe i skakten. Man har derfor eksperimenteret med forskellige størrelser trækul, måder at fylde ovnene på og med udformningen af halmproppen i Drengsted-ovnen. Der er desuden eksperimenteret med anvendelsen af træ i stedet for trækul, med tilførslen af luft, med ovnskaktens højde og med fyldningsrytmen.

Skønt tilsvarende forsøg er udført i blandt andet Norge (Jacobsen et al.1988; Berre 1985; Larsen 2010:22ff), Sverige (Englund 2002), Tyskland (Leineweber og Lychatz 1998), England (Cleere 1990; Crew 1990), Estland (Peets 2003:131 ff.), Polen (Nosek 1992), Tjekkiet (Pleiner 1991) og Ungarn (Souchopova & Stransky 1990) så er Danmark stadig centralt placeret i den eksperimentel-arkæologiske udforskning af jernudvindingsprocessen.

På baggrund af de få danske slaggefund og med blik for de samtidige norske ovne, har man forsøgt at konstruere en skaktovn med slaggeafløb. Skakten blev her bygget over en lav fordybning i jorden, ikke mere end 10 cm, og ovnen blev med fordel placeret på et let skrånende terræn. Der giver et naturligt afløb for slaggen. Omkring fordybningen bygges en knap en meter høj lerskakt, der i faldretningen forsynes med en et hul i jordniveau. Under udvindingen løber slaggen gennem hullet ud i en rende og videre ned i en lille fordybning foran ovnen. På den måde dannes såvel aflange og plankonvekse aftapningsslagger, der, efter som processen skrider frem, brydes op for at give plads til ny slagge. Ovnskakten kan bruges flere gange, da kun en lille del af skakten slås i stykker efter brændingen og jernsvampen fjernes gennem hullet. Inden næste brænding sættes repareres ovnen nemt (Lyngstrøm 2002a:47). I det følgende skal omtales to forsøgsrækker, der er udført i Lejre, 2008 og 2009.

Forsøg med slaggeaftapningsovne i 2008 og 2009

Forsøgene i 2008 (HAF j.nr. 17/08) og 2009 (HAFF j.nr. 04/09) blev begge udført på baggrund af tidligere forsøg i Historisk-Arkæologisk Forsøgscenter (fra 2009 Sagnlandet Lejre), hvor det primære mål var at dokumentere en mulig sammenhæng mellem den kemiske sammensætning i jernets slaggeinklusioner i det færdige redskab og den kemiske sammensætning i udvindingsslaggerne (Blakelock et al. 2009). Der blev derfor ikke alene udvundet jern ved forsøgene, men jernsvampene blev også renset til jernbarrer og barerne smedet til redskaber, hvis slaggeinklusioner blev analyseret. Det sekundære mål med forsøgene var at karakterisere forskellene geografisk.

Målet for udvindingen var således ikke at producere så meget jern som muligt, men 1) at producere en moderat mængde jern til a) videreforarbejdning og til b) metallurgisk analyse af slaggeinklusionerne som referenceramme for et større arbejde med herkomstbestemmelse af dansk myremalmsjern; og 2) at producere en slagge, der såvel morfologisk som kemisk kunne fungere som komparativ referenceramme i forhold til forhistoriske og tidligt historiske slagger.

Forsøgene med jernudvinding blev foretaget i slaggeaftapningsovne alene af den grund, at det er den ovn, vi har størst erfaring med og fordi den ved tidligere forsøg har vist sig som en meget driftssikker ovn.

Begge år blev der bygget to slaggeaftapningsovne. I 2008 fordi vi ville prøve at drive to ovne samtidigt, i 2009 fordi ovnen blev udsat for hærværk og måtte genopføres.

Ovnene blev bygget på en sydvestvendt skråning ned mod en sø tæt udenfor jernalderlandsbyen i forsøgscenteret. Området har tidligere været anvendt til jernudvinding. Den første ovn i 2008, anvendt til brændingerne 2008:I og 2008:II, blev bygget som slaggeaftapningsovn uden forplade af 90 liter ler gravet ud af skrænten bag smedjen i værkstedsområdet. Leret blev æltet med tre bundter (diameter ca. 15 cm) langt, vissent græs og vand hentet fra søen. Skakten blev bygget over en 10 cm fordybning og havde en indre bunddiameter på 40 cm. Dens vægge var 8 cm tykke og dens højde var 90 cm. Den indre diameter i toppen var 30 cm. Ovnen var forsynet med to indblæsningshuller, der var placeret under hensyntagen til bælgenes placering i terrænet og 5 cm over jordniveau. På den første arbejdsdag blev ovnen bygget op i 50 cm’s højde og dækket til med presenning. Fire dage senere blev ovnen bygget færdig og der blev gravet ud til ristningsbål.

Den anden ovn i 2008, anvendt til brændingen 2008:II, blev bygget som slaggeaftapningsovn uden forplade af 85 liter ler gravet ud af skrænten bag smedjen i værkstedsområdet. Leret blev æltet med fire bundter (diameter ca. 15 cm) langt, vissent græs og vand hentet fra søen. Skakten blev bygget over en 10 cm fordybning og havde en indre bunddiameter på 35 cm. Dens vægge var 8 cm tykke og dens højde var 95 cm. Den indre diameter i toppen var 30 cm. Ovnen var forsynet med to indblæsningshuller, der var placeret under hensyntagen til bælgenes placering i terrænet og 5 cm over jordniveau. På den første arbejdsdag blev ovnen bygget op i 40 cm’s højde og dækket til med presenning. Syv dage senere blev ovnen bygget færdig.

De dage, hvor vi brændte, begyndte vi tidligt med at forvarme ovnen og riste myremalmen. Ovnene blev forvarmet med kløvet brænde af løvtræ og til ristningen anvendtes brænde i større dimensioner, men ligeledes løvtræ. Ved selve brændingen anvendte vi specialbrændte kul af bøgetræ, der blev sorteret til en mindste størrelse på 5 cm’s længde.

I 2008 omfattede forsøgene tre udvindinger med myremalm gravet op i henholdsvis Guldforhoved (i Midtjylland), Gødsvang (i Sydvestjylland) og Usserød (i Nordsjælland), hvoraf de to første forløb tilfredsstillende og der blev fremstillet henholdsvis 5 og 4 kg jernsvamp. Den tredje slaggeaftapningsovn, den med myremalmen fra Usserød, brændte sammen.

Lejre 12.08.08	Myremalm fra Guldforhoved
Trækul	18	7		4½		4		4		37½
Ristet malm		10		11		8		7		36
Blæst			x		x		x		x	4
Tid	0	2:05	2:10	3:20	3:40	4:10	5:25	5:55	7:10	7:45

               Tab. 1. Udvinding 2008:I, hvor der af 36 kg ristet myremalm fra Guldforhoved blev udvundet en jernsvamp på 5 kg. Jernsvampen blev renset til 455 g jernbarrer                                                                         

Lejre 11.10.08	Myremalm fra Gødsvang
Trækul	10	10	8		10½		10		48½
Ristet malm			3		10		7		20
Blæst				x		x		x	3
Tid	0	1:25	1:55	2:40	3:25	5:25	6:40	7:05	7:45

               Tab. 2. Udvinding 2008:II, hvor der af 20 kg ristet myremalm fra Gødsvang blev udvundet en jernsvamp på 4 kg.

Lejre 11.10.08	Myremalm fra Usserød
Trækul	10	11		9		37½
Ristet malm		6		5		11
Blæst			x		x	2
Tid	0	1:40	2:35	4:00		7:45

               Tab. 3. Udvinding 2008:III, hvor 11 kg ristet myremalm fra Usserød brændte sammen.

Til brænding 2008:I og 2008:II anvendtes samme ovn og vi blæste begge gange diskontinuerligt og ovnen blev hurtigt ensartet varm. Efter anden blæsning begyndte slaggen at løbe. Ovnen kunne godt have været anvendt til flere brændinger, da vi kontinuerligt reparerede den med en opslemmet lerblanding.

Brænding 2008:III mislykkedes primært fordi vi var for uopmærksomme og nok også, fordi vi havde for mange uerfarne på holdet den dag. Heldigvis var omstændighederne ved sammenbrændingen de bedst mulige: den skete i skumringen, netop som en familie fra den rekonstruerede jernalderlandsby og Lejres fotograf var på besøg på pladsen. Fotografen fik et par fine stemningsbilleder af en jernalderdragtklædt familie samlet om den gnistrende ovn med søen og landsbyen som baggrund. 

Jernsvampen 2008:I blev efterfølgende renset til jernbarrer og smedet til genstande. I rensningsprocessen var målet at 1) producere en jernbarre egnet til videreforarbejdning og 2) at karakterisere rensningsslaggen (såvel esseslaggen som amboltslaggen) morfologisk og metallurgisk. I smedeprocessen var målet at 1) efterligne og reflektere over forhistoriske og tidligt historiske smedeprocesser og 2) at karakterisere smedeslaggen (såvel esseslaggen som amboltslaggen) morfologisk og metallurgisk.

Jernet i de 5 kg jernsvamp var ikke sammenhængende, men der blev udvalgt 3.975 g jernsvamp fordelt på syv stykker. De blev renset til i alt 455 g jernbarrer. Efter rensningen blev der opsamlet 1.007 g frasprængte stykker jernsvamp, slaggeflager og slaggekugler. Amboltslaggen blev indsamlet og beskrevet zone for zone og prøver udtaget til metallurgiske analyse. I essen lå en slagge på 359 g.

Derefter smedede smedene Jokum Lind Jensen og Aron Hvid 13 emner af disse jernbarrer og af jern udvundet af myremalm fra St. Dyrehave (i Nordsjælland, HAF j.nr. 12/00) og af en anden jernsvamp af myremalm fra Guldforhoved (HAF j.nr. 07/01). De fleste af emnerne var kopier af knive, der er fundet i de sen førromerske jernaldergrave på Lønhøjgårdsvej i Vestjylland. Men der blev også smedet genstande, der ikke var kopier, men alene blev smedet for at prøve myremalmsjernets egenskaber i forbindelse med smedning af snoede og meget tynde emner (skafter, fiskekroge og nåle). De fleste genstande var kopier af førromerske knive og derfor smedet af ét lag jern med lavt indhold af kulstof. Rensning og smedning blev udført i en ’moderne’ smedje.

I 2009 blev ovnene bygget på den samme sydvestvendte skråning i Lejre. Den første, anvendt til brændingen 2009:I, blev bygget som slaggeaftapningsovn med forplade af 100 liter ler gravet ud af skrænten bag smedjen i værkstedsområdet. Leret blev æltet med en balle snittet halm og vand hentet fra søen. Skakten blev bygget over en 10 cm fordybning og havde en indre bunddiameter på 49 cm. Dens vægge var 9 cm tykke forneden og 5 cm tykke foroven. Skaktens højde var 98 cm. Den indre diameter i toppen var 45 cm. Forpladen var 30 cm bred og dens maksimale højde var 25 cm. Ovnen var forsynet med to indblæsningshuller, der var placeret under hensyntagen til bælgenes placering i terrænet og 4 cm over jordniveau. Huller til temperaturmålinger var placeret hhv. 30 og 60 cm over jordniveau.

På den første arbejdsdag blev ovnen bygget op i 50 cm’s højde og dækket til med presenning. To dage senere blev ovnen bygget færdig og der blev gravet ud til ristningsbål.

Da denne ovn blev ødelagt af hærværk, blev der bygget en ny til 2009:II. Også den blev bygget som slaggeaftapningsovn med forplade af 100 liter ler gravet ud af skrænten bag smedjen i værkstedsområdet. Leret blev æltet med en balle snittet halm og vand hentet fra søen. Skakten blev bygget over en 23 cm fordybning og havde en indre bunddiameter på 47 cm. Dens vægge var 9 cm tykke forneden og 7 cm tykke foroven. Skaktens højde var 115 cm. Den indre diameter i toppen var 25 cm. Forpladen var 30 cm bred og dens maksimale højde var 25 cm. Ovnen var forsynet med to indblæsningshuller, der var placeret under hensyntagen til bælgenes placering i terrænet og 4 cm over jordniveau. Huller til temperaturmålinger var placeret hhv. 30 og 60 cm over jordniveau.

På den første arbejdsdag blev ovnen bygget op i 50 cm’s højde og dækket til med presenning. To dage senere blev ovnen bygget færdig og der blev gravet ud til ristningsbål.

De dage, hvor vi brændte, begyndte vi tidligt med at forvarme ovnen og riste myremalmen. Ovnene blev forvarmet med trækul og til ristningen anvendtes brænde af løvtræ i store dimensioner. Ved selve brændingen anvendte vi igen specialbrændte kul af bøgetræ, der blev sorteret til en mindste størrelse på 5 cm’s længde.

I 2009 omfattede forsøgene to udvindinger med myremalm gravet op i henholdsvis Rønkilde og Guldforhoved (begge Midtjylland). Begge forløb tilfredsstillende og der blev fremstillet henholdsvis ½ og 1½ kg jernsvamp.

                                                                     

Lejre 21.06.09	Myremalm fra Rønkilde
Trækul	10	20	5½	6	5	5	3½	5	10	60
Ristet malm			1½	1½	1½	1½	1½	1½		9
Blæst		kontinuerligt
Tid	0	3:25	4:45	5:25	5:55	6:25	6:40	7:45	8:10

               Tab. 4. Udvinding 2009:I, hvor der af 9 kg ristet myremalm fra Rønkilde blev udvundet en jernsvamp på ½ kg.                                                                                                                                            

Lejre 22.08.09	Myremalm fra Guldforhoved
Trækul	5	25	6		6		6		6	54
Ristet malm			4,4		4,3		4,3		1,5	14½
Blæst		x		x		x		x		4
Tid	0	1:30	2:15	3:25	4:05	5:55	6:30	8:25	8:50	9:20

               Tab. 5. Udvinding 2009:II, hvor der af 14½ kg ristet myremalm fra Guldforhoved blev udvundet en jernsvamp på 1½ kg.

Efterfølgende blev der fra 2008:II udtaget 1,5 kg jernsvamp og 3,4 kg slagge. 0,5 kg af jernsvampen blev renset til 300 g jernbarre, mens slaggen blev karakteriseret, udvalgte stykker gemt og prøver udtaget til metallurgisk analyse. Det var blandt andet 63 g af dette jern, der blev anvendt i forsøg med trækning af myremalmsjern.

Udvindingerne i 2008 og 2009 producerede en sværm af prøvemateriale, der nu opbevares på SAXO-instituttet, Københavns Universitet. Analyser af myremalm, slagge fra rensning og slagge fra smedning fra de klart definerede lokaliteter vil kunne bidrage til at sandsynliggøre en kemisk sammenhæng mellem udvindingsslaggen og slaggeinklusionerne i forhistoriske genstande af jern. Og slaggeaftapningsovnen viste sig som en pålidelig leverandør af jernsvamp.

Ovnskronologi og ovnstypologi

Det er vigtigt, at vi som arkæologer fastholder, at ovnskronologi og ovnstypologi alene er et redskab for udforskningen af den tidlige jernteknologi. Ikke målet i sig selv. Den enkelte jernudvindingsovn og den enkelte gård eller landsby med jernudvindingsovne, repræsenterer andet end blot et stadie i en kronologisk-teknologisk udvikling. For smeltemesterens valg af ”ovntype” - afspejler råstoffernes tilgængelighed og beskaffenhed. Men den afspejler også hans håndværksmæssige formåen, hans ekspertise og den tradition han var oplært i og arbejdede i. Det er muligt at valget af ”ovntype” ligeledes afspejlede specifikke konsumentbehov: en øget efterspørgsel – eller en efterspørgsel efter jern i bestemte kvaliteter. 

De hidtidige fund af slaggeaftapningsovne i Danmark er få og næsten udelukkende identificeret på slaggerne. Årsagen kan være, at det var ovne, der var så lidt nedgravede, at de kun undtagelsesvist vil være bevaret i et intensivt opdyrket kulturlandskab som det danske. Men ovnen synes i at være eksponent for en driftssikker ovn med stor kapacitet, hvis anvendelse ikke nødvendigvis behøver at være knyttet til de store forekomster af myremalm i Vestjylland. Forsøg har vist, at den kan genbruges adskillige gange og at den er forholdsvis enkel at styre reduktionsprocessen i.