Очистка железной крицы и превращение ее в железные бруски

Работа по очистке железной крицы и превращению ее в железные бруски являлась отдельным процессом. Он требовал от кузнеца значительного умения и опыта. Очистка производилась молотом на наковальне возле печи, где кузнец проковывал железную крицу. Таким образом он уменьшал содержание шлака и увеличил плотность крицы. Он изменял также форму железа от большой глыбы, с которой трудно было обращаться, к такой, которая могла быть без труда нагрета в обычной печи. Поскольку фермер был и плавильщиком и кузнецом, форма очищенной железной крицы была не важна. Но если предполагалось, что крица должна была обрабатываться другими, не местными кузнецами, форма куска железа приобретала важность. Она становилась выражением обстоятельств производства, качества, происхождения и назначения железного бруска.

Очистка железной крицы и превращение ее в железные бруски

Попытки проследить в археологическом материале следы очистки губчатого железа весьма редки. Наиболее древняя кузница по очистке криц в Дании была раскопана в Брунеборге, в южной Зеландии, где были найдены куски шлака выпукло-вогнутой формы, фрагменты окалины и железной крицы с рваными краями. Эти остатки были датированы, также как и найденная тут же площадка для отжига руды, ранним до-римским железным веком (500-300 гг. до н.э). Три, или, возможно, пять кузниц, в которых железные крицы очищались от шлака, были обнаружены в районе Снейберг в Западной Ютландии, датирующиеся первым столетием новой эры. Они были неразрывно связаны с плавильной печью, находящейся под той же самой крышей. В Хюрупе, в северной Зеландии, были найдены четыре очень сильно разрушенных распашкой горнов. Предположительно, они также служили для обработки железных криц. Они датируются поздним римским железным веком. Места первичной очистки губчатого железа от шлака, относящиеся к раннему германскому железному веку, были найдены также в Видхойгорде, Снорупе и Киркебо, в южной Ютландии.

Кузнечный шлак

В Дании зарегистрированы, в основном, находки шлака, оставшегося от очистки железной крицы, которые датируются периодом от 700 до 1200 гг.н.э. Цельные кузнечные шлаки в ранний германский железный век достигают веса 600-800 г, а в эпоху викингов и раннем средневековье они в среднем весят больше. Наибольший вес приближается к 1000 г. Эксперименты по проковке крицы показали, что, вероятно, кузнечный горн глубиной 20-25 см должен был вычищаться по крайней мере один раз в день. Выпукло-вогнутые шлаки, получающиеся в ходе экспериментов с очисткой губчатого железа, весят приблизительно 1000 г, имеют более высокое содержание силикатов и более низкую плотность, чем подобные же шлаки, остающиеся от печей, используемых для экспериментов с кузнечной обработкой железа. Таким образом, для того, чтобы связать выпукло-вогнутые шлаки с процессом очистки железной крицы, необходимо ориентироваться больше на морфологию и плотность, чем на химический состав шлака.

Кузнечный шлак, оставшиеся от процесса очистки крицы

Когда губчатое железо очищается с помощью молота на наковальне, шлаки легко высвобождаются из губки отжатием, как только они нагреваются до нужной температуры. Они падают плотным слоем на наковальню и образуют большие куски, иррегулярной форме и лишь слегка магнитные. Как только кузнец начинает чувствовать все особенности железной крицы, находящейся в данный момент в обработке, он постепенно применяет больше силы при ударах. Тогда хлопья пузырящегося шлака, отделяющегося от куска железа, начинают падать на наковальню и вокруг нее, в то время как шарики шлака разлетаются по большей части мастерской и остаются на полу. Таким образом, при проковке на наковальне получается смесь пластинчатого шлака с высоким содержанием силикатов и беспорядочных обломков пузырившегося шлака, выдавленного из внутренних частей железной губки, а также и более плоской магнитной окалины, которая является частичками окисленной поверхности железа. В начале процесса очистки железной крицы преобладают силикатные хлопья шлака, но в дальнейшем процент окалины постепенно увеличивается. Шлак, оставшийся от процесса очистки железной губки, состоит, помимо хлопьев и шариков шлака, также из бесформенных частиц железной крицы с рваными краями.

Анализ шлаков, оставшихся от процесса очистки железной крицы

Сравнивая свойства археологических материалов, добытых в процессе раскопок со свойствами материалов, полученных в ходе экспериментов, можно составить ясную морфологическую и металлургическую характеристику шлака, остающегося от процесса проковки крицы на наковальне. Шлак, получающийся при очистке губчатого железа является лишь отчасти магнитным и состоит из (1) больших, часто полых шариков шлака с нерегулярной поверхностью, которые могут содержать от 55 до 61% окиси железа и от 23 до 31% силикатов; (2) грубых хлопьев шлака с нерегулярной поверхностью, которые состоят на 90-93% из окиси железа и на 1,3-2,1 % из силикатов, и (3) разорванных, немного округлых фрагментов железной крицы, которые могут содержать 54-55% окиси железа и 33-35% силикатов. Все эти компоненты определены в ходе металлургических исследований.

Jernudvindingsovnene i Lejre - 15 måneder efter sidste brænding

Især ruinen af den røde ovn kan stadig ses på forholdsvis lang afstand

Slaggeaftapningsovnen. Den røde farve stammer fra ristet, pulveriseret
 myremalm, der er blandet med næsten flydende ler og derefter malet på skakten
Bagerst: Rekontruktion af Sønder Holstedovnen

Плавление болотной руды для получения железной крицы

Повсюду в Дании в течение двух тысяч лет фермеры сами производили железо, которое затем использовали для изготовления орудий их ежедневного труда. Во многих областях страны добыча болотной руды, выплавка из нее железа, его очищение проковкой было неотъемлемыми частями работы года. Но даже там, где крестьяне имели поблизости и в достатке необходимое сырье и традиционно занимались получением железа в течение целых двух тысяч лет, их работа все же определялась прежде всего сельскохозяйственными нуждами, и обычно имела характер скорее домашнего ремесла чем ориентированного на рынок производства.

Плавление болотной руды для получения железной крицы
Болотная руда и лес были двумя необходимыми компонентами для железоделательного производства в Дании. Болотная руда, которая и в наши дни находится в процессе непрерывного формирования, распространена почти повсюду в Дании. Она залегает в виде тонких пленок или в виде плотных слоев до полуметра толщиной. Физическое состояние руды – ее цвет, форма, пористость и содержание в ней воды – значительно варьируют в зависимости от условий ее формирования. Датская болотная руда обычно находится в двух различных формах: твердая, плотная и мягкая, земляная охристая руда. Химический состав руды также изменяется очень сильно – не только от области к области, но также и в пределах одной и той же местности. Для фермеров, которые занимались производством железа в доисторические времена и в средние века, главным условием было наличие доступа к болотной руде с хорошим физическим и химическим составом.

Ямы для выжигания древесного угля

На железоделательном центре в Снорупе была обнаружена только одна яма для отжига угля. Она имела полусферическую форму и была глубиной всего лишь на несколько сантиметров ниже пахотного слоя. Подобное же основание угольной ямы было найдено на поселении Киркебро со следами железоделательного производства раннего германского железного века. Три угольных ямы были раскрыты в Крарупе поблизости от группы из 102 шлаковых блоков, оставшихся от железоплавильных горнов типа Дренгстед.

Места обжига железной руды

Такие археологические объекты, как скопления обожженной болотной руды, могут относиться только к железоделательному производству. Также как и угольные ямы, места обжига железной руды, весьма редко находят в Дании, но они, безусловно, существуют. При них, в отличие от угольных ям, могут быть найдены сопутствующие археологические предметы, такие как фрагменты глиняной посуды, жернова, дробильные камни, куски шлака. Подобная картина была зафиксирована на поселении Брунеборг раннего до-римского времени, где место обжига руды находилось рядом с отвалом, содержащим около 50 кг обожженной гранулированной болотной руды, шлаков выпукло-вогнутой формы и пластин шлака.

Железоплавильные горны

Многочисленные раскопки, теоретические исследования и археологические эксперименты были посвящены тому, чтобы выявить развитие типов горнов и изучить технологические особенности их работы. Известно, что в Дании крестьяне умели добывать железо из болотной руды уже с начала железного века, но археологический материал, относящийся к раннему до-римскому железному веку ограничивается фрагментами шлака, обожженной болотной рудой и железными предметами. Железоделательные горны (или печи) известны только начиная с периода между 200 г. до н.э и 600 г. н. э., и затем горны снова появляются с 1100 до 1200 гг. н. э. В настоящее время мы можем идентифицировать четыре различных разновидности горнов: типа Эспевай, типа Дренгстед, и горны с выпуском шлака. Все выделенные группы подчиняются типологической системе, разработанной для западноевропейских горнов; но в ней они рассматриваются как представители шахтных горнов и горнов с выпуском шлака соответственно. Кроме того, выделяются земляные (ямные) горны. Горны этих четырех типов существовали в разные исторические периоды в различных районах.

Ранние горны

Одна из наиболее ранних находок остатков железоделательного горна в Дании была сделана на до-римским поселении в Брунеборге недалеко от Скандеборга. Там, в 1976, были обнаружены ямы, обмазанные глиной, которые сопровождались находками шлака, как выпукло-вогнутой формы, так и аморфного шлака, оставшегося от железоделательного производства. Также на поселении Хорнелунд, недалеко от Снорупа, было найдено 7,4 кг плавильного шлака в выгребной яме, датированной началом до-римского железного века. Довольно трудно определить тип этих ранних горнов, они были, вероятно, простыми земляными горнами без выпуска шлака.

Горны типа Эспевай

Низкий, утопленный в землю горн, известный как горн типа Эспевай, был компактным железоплавильным горном с земляной шахтой толщиной 30-40 см. Как строился такой горн, еще до конца не ясно в деталях, но, по-видимому, существовало несколько региональные вариантов. На нескольких горнах типа Эспевай  глиняная обмазка шахты сохранилась in situ до высоты почти половины метра. В Дании горны этого типа использовались в течении приблизительно трех столетий. Они сооружались отдельно или группами около ферм. Четыре таких горна в Ворбассе находятся недалеко от усадьбы, датирующейся ранним римским железным веком – временем от рубежа эр до второго столетия н.э. Имеются также примеры горнов типа Эспевай, находящихся в комплексах для извлечения железа из руды и дальнейшей обработки крицы.

Горны типа Дренгстед

Горны со шлаковыми ямами сооружались в виде глиняных шахт, построенных над предварительно вырытыми ямами. Отверстие в основании шахты было почти круглым, примерно 40 см в диаметре, в то время как глубина ямы зависела, вероятно от того, насколько далеко вниз плавильщик мог достать до дна ямы рукой. На некоторых шлаковых блоках можно заметить негативные отпечатки какого-то орудия, возможно, маленькой лопаты, которая использовалась древним мастером для рытья ямы. Яма заполнялась соломой, вереском или целыми снопами злаков с соседних полей. Вокруг заполненной ямы сооружалась глиняная шахта высотой около одного метра с толщиной стен почти 15 см; внизу делались два, три или четыре воздуходувных отверстия. В Дании горны со шлаковыми ямами типа Дренгстед датируются поздним римским или ранним германским железным веком, то есть с периода между вторым и шестым столетиями нашей эры. В южной и западной Ютландии с помощью систематических раскопок и магниторазведки удалось обнаружить и исследовать несколько тысяч горнов типа Дренгстед. Они располагаются обычно не так, как подобные же горны в Польше и Чехословакии, рядами, а группируются в более или менее правильные кластеры и линии, идущие вдоль оград и границ усадеб, а также вдоль длинных домов на поселении. Исследованиями датских железоплавильных шлаков было установлено, что выход металлического железа при каждой плавке в горне типа Дренгстед составлял 1/5 от веса шлакового блока, что равно примерно 40 кг железа с каждого горна.

Поздние железоплавильные горны
Горны с выпуском шлака нечасто встречаются при археологических раскопках в Дании. Такие горны представляли собой прочную конструкцию и использовались для выплавки несколько раз, но они не оставляют после себя почти никаких следов, особенно в настолько интенсивно используемом для сельского хозяйства ландшафте, как датский. Судя от по данным раскопок в других скандинавских странах и экспериментальных плавок, археологически остатки горнов с выпуском шлака должны характеризоваться длинными застывшими потоками шлака и, возможно, шлаками выпукло-вогнутой формы, где на поверхности отмечаются следы вытекания шлаков. На железоделательных центрах в лесу Нювэнге на острове Фюн, и в лесу Йельс в южной Ютландии были найдены груды плавильного выпукло-вогнутого шлака, вместе с глиняной посудой, которая может быть датирована XI-XIV вв.н.э. Для ряда небольших горнов без выпуска шлака был предложен термин «крестьянские горны».

Experiments with iron smelting, Lejre

Experiments with iron smelting

In Denmark several experiments have been conducted with the extraction of iron from bog ore. The smeltings have been carried out in copies of Espevej furnaces, Drengsted furnaces, slag tap furnaces and pit furnaces. Many experiments have been conducted by scouts, evening school classes or staff from the country’s many ‘experience centres’, where iron smelting and forging are activities that attract large numbers of visitors. A typical Danish iron smelting experiment goes as follows: the furnace is built of clay tempered with straw, sand or gravel. The solid bog ore is obtained from West Jutland and contains between 60% and 75% iron oxide and, like most Danish bog ores, a considerable amount of phosphorus oxide. First the ore is roasted over an open fire so that it undergoes a number of physical and chemical changes which benefit the subsequent reduction process. The water evaporates and the organic components are charred. This increases the porosity. Roasted bog ore is dark reddish-brown, porous, light and magnetic. At the same time the furnace is pre-heated. Then it is filled with charcoal and bog ore and the temperature is increased by artificial or natural blowing-in of air. Once the temperature has risen to close to 1200^oC, the slag begins to flow. The furnace is filled repeatedly with charcoal and roasted bog ore – often in the weight ratio 1½:1 or 1:1. The process lasts between 10 and 30 hours depending on the furnace type and progress.

Iron sponge

Several attempts have been made to give an objective assessment of the stages of the iron processing. One useful method is to measure the density of the pieces. The unprocessed iron sponge (4.5- 5.5 g/cm³) has a lower density than the slightly processed iron sponge (5.1-5.7 g/cm³) – which is correspondingly lower than the density of blocks (5.5-6.6 g/cm³) and bars (6.5-7.5 g/cm³) and substantially lower than in the finished iron implements (around 7.5 g/cm³).

Iron blooms
The only furnaces from which we in Denmark know the result of a reduction are the small, late slag tap or pit furnaces. One has to imagine that the red-hot iron sponge was taken directly from the furnace, laid on a stone and pressed lightly together so that in shape it resembled a large, round cheese; then it was raised on edge and split from one to three times with an axe. From Denmark we know of two whole blooms split in four, as well as ‘fingers’ of at least four more blooms. They are all stray finds.

Kniv

Lille kniv fra grubehus på Vester Egesborg

Teknologiske knivtyper/Различные технологические типы ножей/Technological Knife Types

På grundlag af metallurgiske analyser af 62 danske jernknive kan der defineres seks teknologiske knivtyper: seks forskellige måder smeden kunne fremstille en jernkniv på. Typerne antages at være delvis funktionsspecifikke og deres anvendelse i tid og rum varierer. Type I: Kniv smedet af et eller flere stykker jern med et kulstofindhold på under 0,35 %.
Type II: Kniv smedet af to eller flere stykker jern med et kulstofindhold på under 0,35 %. Svejsesømmen er bevidst lagt i knivens midterlinie.
Type III: Kniv smedet af en eller flere stykker jern med et kulstofindhold på over 0,35 %.
Type IV: Kniv smedet af tre eller flere stykker jern. Den eller de midterste stykker jern indeholder mere end 0,35 % kulstof. De yderste stykker jern indeholder under 0,35 % kulstof.
Type V: Kniv smedet af tre eller flere stykker jern. Den eller de midterste stykker jern indeholder mere 0,35 % kulstof og er ikke ført igennem til knivens ryg. De yderste stykker jern indeholder under 0,35 % kulstof.
Type VI: Kniv smedet af to eller flere stykker jern, hvor knivæggen er et stykke jern med over 0,35 % kulstof. Den, eller de øvrige stykker jern, har et kulstofindhold på under 0,35 %.

На основе металлургических исследований 62 датских железных ножей можно выявить шесть технологических типов, то есть шесть различных способов, с помощью которых кузнец мог изготовить железный нож. Они менялись с течением времени и от места к месту.
Тип I: Нож, сделанный из одной или более частей железа с содержанием углерода ниже 0,35 %.
Тип II: Нож, сделанный из двух или более частей железа с содержанием углерода ниже, чем 0,35 %. Сварочный шов преднамеренно помещен точно вдоль по геометрической оси ножа.
Тип III: Нож, сделанный из одной или более частей железа с содержанием углерода выше чем 0,35 %.
Тип IV: Нож, сделанный из трех или более частей железа. Средняя часть или части железа содержат углерод в количестве более 0,35 %. Железо, из которого сделаны внешние части ножа, содержит менее 0,35 % углерода.
Тип V: Нож, сделанный из трех или более частей железа. Средняя часть или части железа содержат более 0,35 % углерода и не доходят до задней части ножа. Боковые части содержат менее 0,35 % углерода.
Тип VI: Нож, сделанный из двух или более частей железа, где край ножа изготовлен из железа с содержанием углерода более 0,35 %. Другие части железа имеют содержание углерода ниже 0,35 %.

On the basis of metallurgical analyses of 62 Danish iron knives one can define six Technological Knife Types: six different ways in which the smith could produce an iron knife. The usage in time and space varies.
Type I: Knife forged from one or more pieces of iron with carbon content lower than 0.35 %
Type II: Knife forged from two or more pieces of iron with carbon content lower than 0.35 %. The weld was deliberately placed along the centre line of the knife
Type III: Knife forged from one or more pieces of iron with carbon content higher than 0.35 %
Type IV: Knife forged from three or more pieces of iron. The middle piece or pieces of iron contained more than 0.35 % carbon. The outermost pieces of iron contained less than 0.35 % carbon.
Type V: Knife forged from three or more pieces of iron. The middle piece or pieces of iron contained more than 0.35 % carbon and were not extended through to the back of the knife. The outermost pieces of iron contained less than 0.35 % carbon.
Type VI:  Knife forged from two or more pieces of iron where the knife edge is a piece of iron with more than 0.35 % carbon. This or the other pieces of iron had carbon content lower than 0.35 %

Датское железо

Железо, которое, начиная с до-римского периода железного века и вплоть до средневековья добывалось из датской болотной руды, существенно отличается от того железа, которое окружает нас сегодня. Оно ведет себя по-другому на наковальне под молотком кузнеца. Изделия, выкованные из болотного железа, не походят по качеству и внешнему облику на предметы, сделанные из железа в наши дни. Разница состоит, в основном, в том, что, во-первых, в отличие от современного, болотное железо содержит шлак, и, во-вторых, болотное железо неоднородно по качеству. Нельзя сказать, что болотное железо лучше или хуже, чем современное. Оно просто другое. Современные кузнецы охотно работают с болотным железом. Оно хорошо сохраняет высокую температуру и его легко сваривать.

Датское железо

Особенность технологии сыродутного или прямого восстановления железа из руды состоит в том, что в течение всего процесса железо остается твердым. Оно никогда не бывает в расплавленном виде. При сыродутном процессе жидкой, расплавленной субстанцией является шлак, который и отделяется от твердого железа. Вот почему железная крица , полученная сыродутным способом из болотной руды, обычно содержит шлак, и, наоборот, шлак содержит железо. Продукт сыродутного процесса – крица (то есть пористая губчатая масса железных частиц)- неоднородна по своей структуре, ее качество может изменяться в пределах нескольких сантиметров, но химически болотное железо является очень чистым. Обычно оно содержит меньше сотых долей инородных материалов. Из них наиболее важны два - углерод и фосфор. Есть много свидетельств тому, что древние датские мастера умели искусно управлять процессом выплавки железа так, чтобы железная крица отвечала всем необходимым для дальнейшей обработки качествам.

Чистое железо

В древности и средневековье наиболее часто использовалось чистое железо. Из него делали застежки, гвозди, стремена, мотыги и лезвия для кос. В Дании в до-римский и римский железный век для ковки использовалось достаточно чистое железо хорошего качества, в то время как железо позднего железного века и эпохи викингов содержит значительно большее число и более крупные шлаковые включения. С годами датские кузнецы обрабатывали все большие количества чистого железа, и для того, чтобы удовлетворять возрастающие потребности, железоплавильщикам необходимо было получать все больше и больше железа из руды.

Углеродистое железо

Углерод увеличивает такие качества железа, как твердость и сопротивление износу. Железо, содержащее углерод в количестве больше, чем 0,35 % – углеродистое железо или сталь – может быть сделано еще тверже, если его закалить в воде или масле. В поздний железный век и в эпоху викингов, углеродистое железо поступало в Данию из Норвегии, как в виде железных брусков, так и в форме уже готовых орудий и инструментов. Углеродистое железо использовалось в колющих и рубящих частях орудий, для тех поверхностей, которые должны были противостоять изнашиванию или сильному давлению. Ножи редко изготавливались целиком из углеродистого железа. Вместо этого кузнецы комбинировали мягкое, чистое и твердое углеродистое железо сообразно функциональным назначениям разных частей ножа. 

Фосфористое железо

Большая часть древнего датского железа обычно содержит фосфор в количестве до 0,9 %. Фосфористое железо обладает свойствами твердости, ломкости и имеет блестящий серый цвет. На рубеже эр в Дании изготавливались ножи полукруглой формы, лезвия которых состояли из двух кусков фосфористого железа, и шов от их сваривания проходил точно по геометрической оси ножа. Это были изящные, тонкие инструменты. Фосфористое железо использовалось также в сочетании с чистым железом в топорах и ножах, где оно могло замещать или дополнять углеродистое железо. В военном деле фосфорное железо применялось для изготовления мечей с узорчатыми лезвиями. Техника узорчатой ковки технически относительно легко выполнима для фосфористого железа, и в результате получаются удивительно красивые серебристые узоры на протравленных и отполированных лезвиях. Фосфористое железо еще не до конца исследовано в Скандинавии и Европе, но, без сомнения, датское фосфористое железо обладало необыкновенным потенциалом, все стороны которого еще до сих пор не раскрыты.

 

Шлак

Морфологически, различаются два типа шлака: (1) шлак, который вытекал или выплескивался из формирующейся железной крицы в течение процесса нагрева (плавильный шлак); и (2) шлак, который выдавливался из куска сыродутного железа в процессе его проковки (кузнечный шлак). Эта классификация может быть и далее продолжена; в случае плавильного шлака, в зависимости от того, застывал ли шлак внутри  горна или вне его, он назывался «шлаковым блоком» или «шлаком выпуска» соответственно. Таким образом, от процесса восстановления болотной руды в железную крицу остается шлак, морфологические признаки которого зависят от типа используемого горна. Напротив, от процесса очищения крицы от шлака и ее проковки остается кузнечный шлак. Кузнечный шлак заключает в себе мелкую окалину, округлые выплески шлака, мелкие фрагменты железной крицы и частички железа. Но в процессе очистки крицы некоторое количество шлака все-таки остается и в самом куске железе. Шлаковые включения можно увидеть через микроскоп и их можно охарактеризовать в соответствии с принятыми в шведской Службе Стандартов Железа SS 11 11 16 диаграммами II для описания неметаллических включений. В этой системе описывается внешний вид включений шлака, и дается числовая оценка их количества. Включения шлака могут быть круглыми (AS и DH), овальными (AH и DM), плоскими (AM и AT), или они могут составлять длинные непрерывные полосы (CH и СМ). Химический состав шлака зависит, помимо других факторов, также от состава болотной руды, используемой при восстановлении железа. Сравнивая химический состав шлаковых включений в железных объектах с составом шлака из железоделательных горнов, можно примерно оценить, откуда было привезено железо, использовавшееся для изготовления данного предмета. Трудность в определении происхождения болотного железа состоит в неоднородности состава железа.

Sjællandsk myremalm - mere end en teoretisk mulighed

Myremalmen ligger lige under overfladen i Holbæk Museums område

Myremalmen er skrabet frem - magnet = 20 cm



Klumpen af myremalm er vippet op - magnet = 20 cm



Iron knives from Denmark - 500 BC - AD 1500

Iron knives are well suited to historical analysis of the production, distribution and consumption of iron. With the knives as one’s point of departure the work can encompass a long, continuous chronological development, for knives were forged throughout the two thousand years when the farmers produced iron from the Danish bog ore. So far metallurgical analyses have been published of two knives from Hagestad in Scania, eight knives from Haithabu/Hedeby, ten knives from Illerup Ådal, two knives from Idskov and one knife from Vogn. In addition two iron knives from Hedegård, one from Hørup and eight knives of Technological Knife Types I and II have been published in summary form. The present study comprises the metallurgical analysis of 62 knives, 14 of which have been dated to the Early Iron Age (c. 100 BC-200 AD) and 47 to the Late Iron Age and Viking Age (c. 200-1000 AD). It is evident from the analyses that the Danish forging technology was chronologically, functionally and perhaps also regionally determined. One can establish six technological knife types: six different ways in which the smiths combined pure iron and carbon iron when they forged knives.

Knife forged from one piece of iron containing less than
 0.35% carbon

Knives forged from one piece of iron

Knives forged from one (or more) pieces of iron that contain less than 0.35% carbon and where no welded joint has been laid along the centre line of the knife are defined as Technological Knife Type I. In Denmark knives were forged in this way throughout the two thousand years when the farmers produced iron from Danish bog ore. Out of 14 iron knives from the Pre-Roman and Early Roman Iron Age found in graves and analysed, 12 (= 85%) are of Technological Knife Type I. This knife type is not quite as frequent in the graves from the Late Iron Age and Viking Age, making up 7 out of 36 (= 19%). The slag inclusions in the iron in four Viking Age knives of pure iron have been analysed with a view to establishing the provenance of the iron. The ore used for the iron in the knife from Stengade II Grave HÅ was dug up West Jutland; in the knife from Bogøvej Grave S I-II it was dug up on the Scandinavian Peninsula; while the two-edged knife found in Kaagaarden Grave EC was forged from iron extracted from eastern Danish bog ore. Only the iron in the knife from the woman’s grave Ketting Grave XV may have been produced from local bog ore.

A semicircular knife from the Early Iron Age, where the weld was deliberately
 placed along in the centre line of the knife

Knives forged from two pieces of iron with af weld along the centre line

Knives forged from two (or more) pieces of iron that contain less than 0.35% carbon and where the weld was deliberately placed along in the centre line of the knife are defined as Technological Knife Type II. Among the investigated iron knives from the Danish Iron Age and Viking Age, the type is a rare but distinctive element. It has been observed in a semicircular knife from the Early Iron Age and in a narrow, very pointed knife where the tang is almost twice as long as the blade, from the Late Iron Age.

Knives forged from carbon iron

Knives forged from one or more pieces of iron containing more than 0.35% carbon are defined as Technological Knife Type III. Of the 62 knives analysed, two knives were forged with this technique, one of which only has a very slightly elevated carbon content.

Knives forged from two pieces of pure iron and one piece of carbon iron

Knives forged from three (or more) pieces of iron, where the middle piece or pieces were extended right through to the back of the knife and contained more than 0.35% carbon, and where the outermost pieces contained less than 0.35% carbon, are defined as Technological Knife Type IV. Of 40 analysed knives from Late Iron Age graves, 22 were forged as Technological Knife Type IV. NM C 5906 is so far the earliest dated Danish knife that was forged as Technological Knife Type IV. The knife was found in Grave 5 at the burial site Lousgaard on Bornholm and can be dated to shortly before the year 600. The carbon iron that was used for the knife cannot be traced to the Danish area.

 Knife forged from two pieces of pure iron and one piece of carbon iron
Viking Age, Bornholm, Denmark 

Knives forged from two pieces of iron and one short piece of carbon iron

Knives forged from three (or more) pieces of iron, where the middle piece or pieces were not extended all the way through to the back of the knife and contained more than 0.35% carbon, and where the outermost pieces contained less than 0.35% carbon, are defined as Technological Knife Type V. Four Danish iron knives of Technological Knife Type V have been found. They have all been dated to the Viking Age. They are single-edged, straight iron knives from Grave BTY at Kjølvejen/Over Hornbæk, Grave 332 at Nordre Grødbygård, Grave DB at Stengade II and probably from Grave XVI at Ketting.

Knives forged from pure iron with carbon iron in the blade

Knives forged from two (or more) pieces of iron, where the knife-edge was welded on as one or more pieces of iron with over 0.35% carbon, are defined as Technological Knife Type VI. Knife FRM S7x89 from Birkely is the only knife in the study that was forged in this way.

Den kompetente jernalderbonde - kulturelle aspekter af jernudvindingen i Nordsjælland

Den kompetente jernalderbonde - kulturelle aspekter af jernudvindingen i Nordsjælland var titlen på et foredrag jeg holdt 28. september 2011 i Hørsholm Arkæologiske Forening.
Foredraget var bygget op om fire pointer og jeg begyndte med at definere begrebet "en bonde" (efter Stoklund 1998,10) som … en person, der har ejendoms- eller brugsretten til et areal, hvis ressourcer han udnytter, dels til forbrug i egen husholdning, dels til afsætning i forarbejdet eller uforarbejdet tilstand. Og jeg understregede de regionale forhold i jernalderens bondekulturer (der i høj grad var afhængige af landskab og afsætningsmuligheder). Eksemplerne var:
• Kornbønder
• Skovbønder
• Slettebønder
• Hedebønder
• Marskbønder
• Kystbønder
Min 1. pointe var: Arkæologer skal operere med et bredt fundament for jernalderbondens økonomiske overskud. Og indse, at overskuddet ikke nødvendigvis stammer fra land-brug, men i høj grad også fra brug-af-land.
Og som eksempler på brug-af-land nævnte jeg fremstilling og distribution af tøndebånd, båndkæppe, bindetøj, potter, æbler, trækul, tjære, jern, tørv og brænde.

Med udgangspunkt i egne forsøg, satte jeg mængdeangivelser på træ, ler og malm:
350 kg træ, hvoraf 50 kg anvendes til forvarmning af ovn hvor de 50 kg anvendes til ristningsbål og de 250 kg forarbejdes til store (ca. 10 cm) trækul.
150 kg ler blandet med vand og strå, halm, græs ..
125 kg myremalm, der ristes (myremalm forekommer dels som pulver dels som faste blokke).

Jernudvindingspladsen i Lejre 2009

Min 2. pointe var, at jernudvindingspladsens placering (med transport af de omkring 625 kg materialer) kan være valgt på baggrund af flere forskellige forhold. Det kunne være på baggrund af råstoffernes placering i landskabet, proces og logistik, ejerskabsforhold eller efter rituelle overvejelser.

Dernæst diskuterede jeg forekomsten af myremalm og nævnte, at der ikke findes en systematisk, landsdækkende registrering af forekomsterne. Ofte anvender arkæologer Christensens kort (1966,62), der primært dækker Jylland. Jeg argumenterede for, at man i stedet anvender Rørdams kartering af Frederiksborg (1893) og København & Roskilde amter (1899). Hvoraf det fremgår, at der betydelige myremalmsforekomster på Sjælland, også i området omkring Hørsholm.



Myremalm fra Hørsholm Museums område, Nebbegård III


Min 3. pointe var, at jern af sjællandsk myremalm er mere end en teoretisk mulighed, slagger og anlæg ligger allerede i landskabet. Slaggerne ligner ikke nødvendigvis de jyske. Der har sandsynligvis været forskelle på myremalm og dermed på ovntyper og slagger - i Jylland og på Sjælland.

Dernæst gennemgik jeg kort ovn-"typerne" med grube-ovne, Espevej-ovne, Drengsted-ovne og slaggeaftapnings-ovne, og problematiserede arkæologernes fund af typer (også inden for jernbarrer) og viste eksempler på nordsjællandsk myremalm, slagge og på barrer, knive, nåle, der var smedet af nordsjællandsk myremalm.

Myremalm fra Hørsholm Mueums område, Vilhelms Ro

Min 4. pointe var, at den nordsjællandske jernalderbonde kan have været kompetent inden for adskillige binæringer – og at én af dem kan have været fremstilling af jern fra lokal myremalm. Problemet for os som arkæologer er, at vi leder efter det forventelige - og ikke efter mangfoldigheden.

Afslutningsvist viste jeg billeder fra forsøg med trækning af jerntråd (Lejre 2009) og med forsøg med smedning af saks (Lejre 2010).

Dobbeltspidsformet jernbarre på ambolten

Sjællandsk myremalm -

Selvom Christensen (1966) kun har ganske få markeringer på sit kort over Sjælland, så er sjællandske myremalmsforekomster meget mere end blot en teoretisk mulighed.

Ser her, hvad Holbæk Museum netop har fundet (magneten er 20 cm lang)!

Ovnsbygging og eksperimentell jernfremstilling i den nordiske jernvinna

Udsigt fra setergården i det smukke Kittilbu

I dagene fra den 30. august til den 1. september 2011 blev det andet "jern-seminar" på Kittilbu Utmarksmuseum, Dokkfløy i Oppland afholdt. Temaet var Ovnsbygging og eksperimentell jernfremstilling i den nordiske jernvinna.

Seminaret var bygget op omkring fire udvidningsforsøg på museets jernudvindingsplads:

1) Valbo ovnen. Norsk brenne og malm:

 

2) Dokkfløy-ovnen. Norsk brenne og malm:

3. Slaggavtappingsovn, flyttbar ovn. Norsk brenne og malm:

og 4) Slagg-gropovn – Snorup/Drengsted type dansk virke og malm:

Desuden var der fem forelæsninger:
- Jan Henning Larsen, Kulturhistorisk Museum, Universitetet i Oslo / Lars Erik Narmo: Blestervirksomheten på Kittilbu
- Eva Hjärthner-Holdar, Riksantikvarieämbetet: Eksperimentell jernframstilling i Sverige
- Henriette Lyngstrøm, Universitetet i København: Eksperimentel jernfremstilling - mellem kontrol og kontekst
- Arne Jouttijärvi, Heimdalarkæometri: Råstof og prøvetagning
- Eva Hjärthner-Holdar, Riksantikvarieämbetet: Råstof og prøvetagning

Seminardeltagerne følger forsøgsarbejdet opmærksomt

Alt materiale fra forsøgene på seminaret skal analyseres og sammenstilles av Geoarkeologisk Laboratorium (GAL) ved Riksantikvarieämbetet.

Herunder følger hovedpunkterne fra mit oplæg:

Henriette Lyngstrøm: Eksperimentel jernfremstilling - mellem kontrol og kontekst
I oplægget argumenterede jeg for, at forsøget er en videnskabelig metode og dets ufravigelige forudsætning derfor er en klar problemstilling. Denne problemstilling skal relateres

•         Kildematerialet

•         Kontekst

•         Analogi

•         Kontrol

•         Dokumentation

Og under inspiration fra den tidligere forskningsleder i Lejre, Marianne Rasmussen (2001), skitserede jeg en række kontekstuelle og kontrollerede forsøg i Danmark, som jeg eksemplificerede med spørgsmålene:
Hvor mange?
Hvor længe?
Hvordan?
for de kontrollerede forsøgs vedkommende og med spørgsmålet
Kan man?
for de kontekstuelle forsøgs vedkommende. Dernæst redegjorde jeg for et typisk kontrolleret forsøg der, som inspireret af naturvidenskaberne, er systematisk, repetativt og arbejder med variable, der kan isoleres.

Da problemformuleringen er altafgørende for forsøget, behandlede jeg derefter forsøg, hvis problemfelt har haft fokus på resultatet:

•         Kan man fremstille jern af myremalm?

•         Kan man erstatte trækul med tørvekul i jernudvindingsprocessen?

•         Kan man fremstille jern af myremalm hentet fra et specifikt område?

•         Kan man fremstille jern uden brug af blæsebælge?

Og forsøg, hvis problemfelt har haft fokus på processen:

•         Hvordan forløber brændingen, når der anvendes ristet myremalm i pulverform?

•         Hvilke fordele er der ved at anvende en ovnskakt med fire lufthuller?

•         I hvilke situationer påvirker det brændingen, hvis man kun én person?

•         Hvordan er det mest fordelagtigt at bygge ovnen i forhold til bebyggelsen?

Med hensyn til jernudvindingsforsøg er tæt dialog med det arkæologiske kildemateriale en forudsætning for forsøget, man må problematisere ovn”typen”, vide hvornår den er udgravet og af hvem - man må have kendskab til (helst de originale) udgravningsplaner og -tegninger og have set slagge/skakt-materiale med egne øjne. Jeg understregede, at ingen tilgang er "forkert" og at man i samme forsøg godt kan anvende forskellige elemeneter. Det eneste egentlige "forkerte" ville være, hvis man ikke havde en klar videnskabelig problemstilling og hvis man ikke forholdt sig tydeligt til kildemateriale, kontekster, analogier, kontrol og dokumentation.

Derudover argumenterede jeg for, at en undersøgelse af de kontekstuelle aspekter, som

•         Påvirkning fra vejret - vind og luftfugtighed

•         Påvirkning fra terrænet

•         Påvirkning af redskaber

•         Påvirkning af smeltemesteren

ville kunne bidrage med nye facetter til vores indsigt i fortidens jernteknologiske processer. Og at vi ikke alene - i forhold til ovnbygningene - behøvede inddrage analogier i form af jernudvinding i dag et andet sted i verden eller jernudvinding i historisk tid, men at vi også burde se på bygning af ovne til andet end jernudvinding og på den generelle forarbejdning af ler (i forhold til ex. keramik og lerklining).

Til sidst fremhævede jeg betydningen af

•         Dokumentation inden forsøget

•         Dokumentation under forsøget

•         Dokumentation efter   forsøget

og selvfølgelig formidlingen af teorien, metoden og resultatet.

På vej mod Utmarksmuseet i Kittilbu

Фермеры, кузнецы и плавильщики

(Om bønder, smede og smeltemestre i Danmark - fotografierne er fra seminaret Ovnsbygning og eksperimentelll jernfremstilling i den nordiske jernvinna - det blev holdt på Kittilbu Utmarksmuseum 30.aug./1.sept. 2011 -  text og foto H. Lyngstrøm)

В тех областях Дании, где фермер имел доступ к лесным ресурсам и к болотной руде хорошего качества, производство железных криц, их очистки и обработки было неотъемлемыми частями работы года, и так продолжалось с начала железного века до средневековья. В течение всех этих лет процесс получения железа был прежде всего связан с сельским населением и нацелен на его нужды. Периодически железо попадало в фокус военных и коммерческих интересов магнатов, вождей и королей. Поскольку для того, чтобы получить железо хорошего качества, необходимо было быть искусным ремесленником, мастерство железоплавильщиков поощрялось властями и на местах, и в региональном масштабе.

Теоретически можно допустить, что увеличение потребления железа в позднем германском железном веке, возможно, основывалось исключительно на привозном железе. Но учитывая обширное, широко распространенное производство железа в Дании незадолго до этого, данный аргумент не представляется достаточно надежным. Много плавильщиков и кузнецов в шестом столетии были прекрасно знакомы с процессами железоделательной технологии, и это обстоятельство при устойчивых политических, экономических и социальных условиях скорее могло привести к развитию новой и более сложной технологии, чем к прекращению производства. Исследования включений шлака в железе ножей, датированных поздним германским железным веком и эпохой викингов говорят в поддержку этого аргумента.
Датское болотное железо потому не изготавливалось в виде брусков стандартных типов, что большинство из них никогда не перемещалось на далекие расстояния от места, где это железо было получено из руды. Действительно, когда плавильщик и кузнец являлись одним и тем же фермером, демонстрации качества железа не требовалось, и это подчеркивает местную природу технологии получения железа.

Как выясняется, для металлургических исследований большую ценность имеет систематическая экспериментальная работа. Эксперименты были адекватным инструментом для исследования не только технологии производства железа, но и рабочих процессов, которые имели место в доисторическом и раннем историческом обществе. Но, на первый взгляд привлекательные вычисления выхода продукции, например, что из 100 кг обожженной болотной руды можно получить железную крицу весом до 10 кг, которая при очистке дает железные бруски весом 2 кг, из которых можно сделать орудий весом 1,5 кг, скорее характеризую современную экспериментальную работу, чем говорят нам о навыках старых кузнецов и плавильщиков.

Farmers, smelters and smiths

In the regions of Denmark where the farmer had access to forest and to bog ore of good quality, the production of sponge, refining and forging were integral parts of the work of the year – from the beginning of the Iron Age to well into the Middle Ages. Throughout all these years iron technology was primarily associated with the rural population and civilian concerns. But at intervals it also attracted military and commercial attention from magnates, chieftains and kings. For access to the good iron qualities was the very basis of good craftsmanship and good craftsmanship conferred power, locally and regionally.

                      Theoretically, the increased iron consumption in the Late Germanic Iron Age could have been based exclusively on imported iron. But given the extensive, widespread production shortly before this, the argument does not seem tenable. Many smelters and smiths in the sixth century had a highly developed familiarity with the iron technology processes and this insight – also under stable political, economic and social conditions – would be more likely to result in the development of new and more sophisticated technology than in a cessation of production. Analyses of slag inclusions in the iron from knives dated to the Late Germanic Iron Age and Viking Age support this argument.

                      Danish bog iron was not forged in standardized bar types, which may be because most of it never moved far from the place where it was extracted. A demonstration of the iron quality was not necessary when smelter and smith was the same farmer, and this underscores the local nature of iron technology.

                      In connection with metallurgical analyses systematic experimental work has proved to be of great value. The experiments were an adequate tool not only for the study of iron technology, but also for exploring the working processes that took place in prehistoric and early historical society. But the tempting yield calculations – such as that 100 kg of roasted bog ore can be reduced to 10 kg of iron sponge which can be refined to 2 kg of iron bars, which can then be forged into 1.5 kg implements – tell us more about the experimental work of the present day than about the skills of the old smiths and smelters.

Text: H. Lyngstrøm